CZ20021986A3 - Embryogenesis and regeneration of plants from microspores - Google Patents

Embryogenesis and regeneration of plants from microspores Download PDF

Info

Publication number
CZ20021986A3
CZ20021986A3 CZ20021986A CZ20021986A CZ20021986A3 CZ 20021986 A3 CZ20021986 A3 CZ 20021986A3 CZ 20021986 A CZ20021986 A CZ 20021986A CZ 20021986 A CZ20021986 A CZ 20021986A CZ 20021986 A3 CZ20021986 A3 CZ 20021986A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
microspores
microspore
induction medium
plant
segment
Prior art date
Application number
CZ20021986A
Other languages
Czech (cs)
Inventor
Kenneth J. Kasha
Ecaterina Simion
Original Assignee
University Of Guelph
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University Of Guelph filed Critical University Of Guelph
Publication of CZ20021986A3 publication Critical patent/CZ20021986A3/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
    • C12N15/79Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts
    • C12N15/82Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for plant cells, e.g. plant artificial chromosomes (PACs)
    • C12N15/8201Methods for introducing genetic material into plant cells, e.g. DNA, RNA, stable or transient incorporation, tissue culture methods adapted for transformation
    • C12N15/8206Methods for introducing genetic material into plant cells, e.g. DNA, RNA, stable or transient incorporation, tissue culture methods adapted for transformation by physical or chemical, i.e. non-biological, means, e.g. electroporation, PEG mediated
    • C12N15/8207Methods for introducing genetic material into plant cells, e.g. DNA, RNA, stable or transient incorporation, tissue culture methods adapted for transformation by physical or chemical, i.e. non-biological, means, e.g. electroporation, PEG mediated by mechanical means, e.g. microinjection, particle bombardment, silicon whiskers
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01HNEW PLANTS OR NON-TRANSGENIC PROCESSES FOR OBTAINING THEM; PLANT REPRODUCTION BY TISSUE CULTURE TECHNIQUES
    • A01H4/00Plant reproduction by tissue culture techniques ; Tissue culture techniques therefor
    • A01H4/002Culture media for tissue culture
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01HNEW PLANTS OR NON-TRANSGENIC PROCESSES FOR OBTAINING THEM; PLANT REPRODUCTION BY TISSUE CULTURE TECHNIQUES
    • A01H4/00Plant reproduction by tissue culture techniques ; Tissue culture techniques therefor
    • A01H4/005Methods for micropropagation; Vegetative plant propagation using cell or tissue culture techniques
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01HNEW PLANTS OR NON-TRANSGENIC PROCESSES FOR OBTAINING THEM; PLANT REPRODUCTION BY TISSUE CULTURE TECHNIQUES
    • A01H4/00Plant reproduction by tissue culture techniques ; Tissue culture techniques therefor
    • A01H4/008Methods for regeneration to complete plants
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
    • C12N15/79Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts
    • C12N15/82Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for plant cells, e.g. plant artificial chromosomes (PACs)
    • C12N15/8201Methods for introducing genetic material into plant cells, e.g. DNA, RNA, stable or transient incorporation, tissue culture methods adapted for transformation
    • C12N15/8202Methods for introducing genetic material into plant cells, e.g. DNA, RNA, stable or transient incorporation, tissue culture methods adapted for transformation by biological means, e.g. cell mediated or natural vector
    • C12N15/8205Agrobacterium mediated transformation

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Developmental Biology & Embryology (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Botany (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Plant Pathology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Breeding Of Plants And Reproduction By Means Of Culturing (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Abstract

A method for embryogenesis and a method for plant regeneration are disclosed. Microspore-containing plant segment from donor plants are harvested and incubated under pre-treatment conditions to maintain microspores at a uninucleate cell cycle G1 phase. Pre-treatment conditions comprise cold water or an aqueous solution of about 0.2 - about 1.0 mol/liter sugar alcohol, for example mannitol. Microspores are isolated from the plant segment and embryogenesis of microspores is induced in induction medium, thereby producing embryos. Green plants may be regenerated from the embryos produced. Arabinogalactan protein, auxin and ovary co-culture may be added to the induction medium to enhance embryogenesis from microspores.

Description

Umísténl kapek mikrospor na filtrační papír za použití vakuaPlace microspore drops on filter paper using vacuum

Indukční kultura mikrospor Diferenciace embryiInduction culture of microspores Embryo differentiation

Růst donorových rostlinGrowth of donor plants

Sklizeň a čiSténl částí rostlin, které obsahuji mikrosporyHarvesting and cleaning of parts of plants containing microspores

PředindukČni příprava klasů nebo donorových rostlin v Petriho miskách izolace mikrospor (viz obr.· 4)Pre-induction preparation of ears or donor plants in Petri dishes for microspore isolation (see Fig. · 4)

Promytl mikrospor studeným manitolemHe washed the microspores with cold mannitol

Regenerace embryi a núst dvojitých haploidnlch rostlinRegeneration of embryos and ores of double haploid plants

-/ • · • · · · · · * • ·· · 4 · • · · · · · · • · 9 · · · » ·· ·· ····- / • · 4 · 4 · 9 · 9 · · · · ·

EMBRYOGENEZE A REGENERACE ROSTLIN Z MIKROSPOREMBRYOGENESIS AND REGENERATION OF MICROSPORTS PLANTS

Oblast technikyTechnical field

Vynález se zabývá způsoby produkce embryí a způsoby regenerace rostlin z kultivovaných mikrospor.The invention relates to methods for producing embryos and methods for regenerating plants from cultured microspores.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Zdvojené haploidní rostliny lze vytvářet z haploidních rostlin nebo buněk, ve kterých je počet chromozomů duplikací zdvojen na normální somatický počet (2n). Způsoby produkce haploidních a zdvojených haploidních rostlin mají využití při rostlinném šlechtění a při produkci transgenních rostlin.Double haploid plants can be generated from haploid plants or cells in which the number of chromosomes is doubled to the normal somatic count (2n) by duplication. Methods for producing haploid and doubled haploid plants have utility in plant breeding and transgenic plant production.

Indukce dělení mikrospor vedoucí k embryogenezi má využití při produkci velkého množství haploidních a zdvojených haploidních rostlin. Jsou známy způsoby, pomocí kterých se indukuje tvorba struktur podobných embryu z mikrospor, kde mohou být genotypy jednotlivých druhů indukovány, aby produkovaly velké množství haploidů. Ukázalo se však, že regenerace zelených rostlin z takových embryí za dostupné metodologie je problematická. Genotypy některých jednoděložných druhů, jako jsou obilniny, produkují ze struktur podobných embryu albinózní rostliny. Konvenční techniky izolace kultury mikrospor doposud nevedly ke konzistentní regeneraci embrya a nevýhodně vznikala velká část albinózních rostlin.Induction of microspore division leading to embryogenesis has utility in the production of large numbers of haploid and doubled haploid plants. Methods are known to induce the formation of embryo-like structures from microspores where genotypes of individual species can be induced to produce a large number of haploids. However, the regeneration of green plants from such embryos under available methodology has proved to be problematic. Genotypes of certain monocotyledonous species, such as cereals, produce albino plants from embryo-like structures. Conventional microspore culture isolation techniques have not yet resulted in consistent embryo regeneration, and disadvantageously a large proportion of albino plants have been formed.

U.S. Patent č. 4,840,906 (Hunter) popisuje způsob rostlinné regenerace zječmenných mikrospor inkubovaných při 25 °C po dobu 28 dní v mediu obsahujícím cukr po předchozí předúpravě po dobu 28 dní v chladu. Způsob popsal velmi rozdílné výsledky četnosti tvorby zelených rostlinek z mikrospor, přičemž tento počet byl v některých případech v rozmezí od asi 30 do asi 200 zelených rostlinek vytvořených ze 100 kultivovaných prašníků. Zjevně je zapotřebí nějakého lepšího způsobu, který konzistentně produkuje vysoké výtěžky zelených rostlinek z izolovaných mikrospor.U.S. Pat. U.S. Patent No. 4,840,906 (Hunter) discloses a method of plant regeneration of barley microspores incubated at 25 ° C for 28 days in a sugar-containing medium after prior pretreatment for 28 days in the cold. The method described very different results in the frequency of formation of green plants from microspores, which in some cases ranged from about 30 to about 200 green plants formed from 100 cultivated anthers. Apparently, there is a need for a better method that consistently produces high yields of green plants from isolated microspores.

U.S. Patent 5,445,961 (Genovesi a kol.) popisuje způsob embryogeneze mikrospor za použití předúpravy cukerným alkoholem a chladem (asi 10 °C), kde je také zapotřebí kolchicinu, což je prostředek pro zdvojování chromozomů. Po této předúpravě následuje izolace mikrospor a růst na živném prostředí. Podle tohoto způsobu se vytvořilo od 2 do 115 embryoidů na každých 104 inkubovaných mikrospor. Po působení prostředku způsobujícího zdvojení chromozomů, transformace mikrospor k homozygotním transformantům výrazně nevede, homozygotní transformanty spíše vznikají, pokud transformace proběhne před zdvojením chromozomů.US Patent 5,445,961 (Genovesi et al.) Describes a method for embryogenesis of microspores using sugar alcohol and cold pretreatment (about 10 ° C), which also requires colchicine, a chromosome doubling agent. This pre-treatment is followed by isolation of microspores and growth on the nutrient medium. According to this method, from 2 to 115 embryoids were generated for every 10 4 incubated microspores. Following the action of the chromosome doubling agent, the transformation of microspores to homozygous transformants does not lead significantly, homozygous transformants are more likely to arise if the transformation takes place before chromosome doubling.

V tomto dokumentu ovšem není popsána žádná transgenní transformace mikrospor.However, no transgenic microspore transformation is described herein.

Haploidní jednobuněčná mikrospora je atraktivním cílem pro mutaci, selekci a transformaci. Pokud se transformace provádí ve fázi G1 jaderného cyklu, produkují se geneticky homozygotní rostliny, které obsahují transgeny zavedené před dělením. Yao a kol. (Genome 1997:40:570-581), za účelem transformace mikrospor, působili na vysoce indukovatelné mikrospory ječmene genotypu Igri mannitolem, s následným biolistickým bombardováním. Přesto tyto regenerované rostliny byly vzhledem ke vnesenému transgenu z velké části heterozygotní.Haploid unicellular microspore is an attractive target for mutation, selection and transformation. When the transformation is carried out in the G1 phase of the nuclear cycle, genetically homozygous plants are produced which contain transgenes introduced before division. Yao et al. (Genome 1997: 40: 570-581), to transform microspores, act on highly inducible microspores of barley genotype Igri by mannitol, followed by biolistic bombardment. However, these regenerated plants were largely heterozygous for the introduced transgene.

Jáhne a kol. (Theor. Appl. Genet. 1994;89:525-533) popisuje způsob použití mikrospor izolovaných z ječmene pro bombardování částicemi. Z klasů předupravených za chladu se rychle izolují mikrospory a před bombardováním transgenem se nechají při teplotě 24 °C po dobu 1 hodiny. Podle popsaného způsobu se vytvořilo v průměru 82 zelených rostlin na 105 mikrospor a vyprodukovala se pouze jedna transgenní rostlina na každých 2,8.106 mikrospor.Deac et al. (Theor. Appl. Genet. 1994; 89: 525-533) describes a method of using microspores isolated from barley for particle bombardment. Microspores are rapidly isolated from the cold-treated ears and kept at 24 ° C for 1 hour before transgene bombardment. According to the method described, an average of 82 green plants per 10 5 microspores were produced and only one transgenic plant was produced for every 2.8 x 10 6 microspores.

Mezi podmínky metodologie, které přispívají k úspěšné metodologii embryogeneze a regenerace rostlin, patří růst donorové rostliny, předúprava, komponenty živného prostředí jako je druh cukru, zdroj a rovnováha dusíku, hormony, hustota a osmolalita prostředí. Přesto doposud nebyl popsán způsob vedoucí k vysoké četnosti embryogeneze a vedoucí k úspěšné produkci velkého množství zelených rostlin. Je zapotřebí zavést metodologii, která využívá optimální a synergickou kombinaci výše zmíněných podmínek, které vedou k velké produktivitě zelených rostlin z mikrospor. Takovýto vylepšený způsob by šetřil práci a byl by účinnější, než konvenční metodologie, tím pádem by snižoval výrobní náklady.Methodological conditions that contribute to a successful methodology of plant embryogenesis and regeneration include donor plant growth, pretreatment, nutrient media components such as sugar type, nitrogen source and balance, hormones, environmental density and osmolality. However, a process leading to a high frequency of embryogenesis and the successful production of large quantities of green plants has not been described. There is a need to introduce a methodology that utilizes an optimal and synergistic combination of the above mentioned conditions, which leads to high productivity of green plants from microspores. Such an improved method would save labor and be more efficient than conventional methodology, thus reducing production costs.

Arabinogalaktanové proteiny (AGP) jsou rostlinné proteoglykany přítomné v různém počtu rostlinných tkání, které mohou mít regulační funkce na reprodukční procesy rostlinné buňky. Dřívější zprávy ilustrovaly pozitivní vlivy arabinogalaktanových proteinů na somatickou embryogenezi u Picea abies (smrk ztepilý) a u Daucus carota L. (viz např. Egertsdotter a kol., Physiol Plant 1995;93:334-45; a Kreuger a kol., Planta 1993;189:243-248). Kawaguchi a kol. (Plant Journal, 1996;9(6):777-785) popisuje tetrasacharid s podobnou strukturou jako je arabinogalaktanový protein,Arabinogalactan proteins (AGPs) are plant proteoglycans present in different numbers of plant tissues that may have regulatory functions for plant cell reproductive processes. Earlier reports have illustrated the positive effects of arabinogalactan proteins on somatic embryogenesis in Picea abies (Norway spruce) and Daucus carota L. (see, eg, Egertsdotter et al., Physiol Plant 1995; 93: 334-45; and Kreuger et al., Planta 1993; 189: 243-248. Kawaguchi et al. (Plant Journal, 1996; 9 (6): 777-785) discloses a tetrasaccharide with a similar structure to the arabinogalactan protein,

4« · • · ·4 «· · · ·

který se v prasnicích rýže akumuluje stádium-specifickým způsobem. Účinky AGP na embryogenezi a regeneraci rostlin z mikrospor se nevyhodnocovaly.which accumulates in sows of rice in a stage-specific manner. The effects of AGP on embryogenesis and plant regeneration from microspores were not evaluated.

Evropská zveřejněná patentová přihláška č. 0 455 597 A1 (Sandoz Ltd.) popisuje způsob stimulace růstu rostlinných buněk Daucus carota L. v kultuře in vitro. Tato publikace popisuje stimulaci růstu přídavkem AGP živného media v množství od 0,01 do 100 mg/l. AGP se však nepoužilo pro zlepšení účinnosti při indukci embryogeneze mikrospor, ani se u něj tato účinnost nezkoumala. Navíc zde nebyla uvedena žádná metodologie transformace nebo určování stadia buněk v kultuře.European Published Patent Application No. 0 455 597 A1 (Sandoz Ltd.) describes a method for stimulating the growth of Daucus carota L. plant cells in an in vitro culture. This publication describes the stimulation of growth by the addition of AGP nutrient medium in an amount of 0.01 to 100 mg / L. However, AGP has not been used to improve the efficacy in inducing embryogenesis of microspores or has been investigated. In addition, no methodology for transforming or determining the stage of cells in culture has been reported.

Je zapotřebí způsobu embryogeneze, který vede k vysoké úspěšnosti produkce zelených rostlin.There is a need for an embryogenesis method that leads to a high success rate of green plant production.

Také je zapotřebí účinného způsobu transformace rostlin zembryogenní indukce mikrospor, který poskytuje účinnou předúpravu pro synchronizaci mikrospor a udržuje je před transformací v G1 fázi buněčného cyklu, čímž zvyšuje produkci homozygotních transformantů.There is also a need for an efficient method of transforming plants with biogenic induction of microspores, which provides effective pretreatment for microspore synchronization and maintains them prior to transformation in the G1 phase of the cell cycle, thereby increasing production of homozygous transformants.

Cílem tohoto vynálezu je překonat nevýhody dosavadního stavu techniky. Tohoto cíle je dosaženo pomocí kombinace rysů hlavních patentových nároků, vedlejší nároky popisují další výhodné provedení vynálezu.It is an object of the present invention to overcome the disadvantages of the prior art. This object is achieved by a combination of features of the main claims, the subclaims describe a further preferred embodiment of the invention.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Vynález se zabývá způsoby produkce embryí a regenerace rostlin z kultivovaných mikrospor.The invention relates to methods for producing embryos and regenerating plants from cultured microspores.

Podle vynálezu je poskytnut způsob produkce embrya, který sestává z kroků: (a) sběr rostlinného segmentu, který obsahuje mikrospory, z donorové rostliny; (b) inkubace segmentu za podmínek předúpravy za účelem udržení podstatné části mikrospor v jednojaderné fázi G1 buněčného cyklu; (c) izolace mikrospor ze segmentu; a (d) inkubace izolovaných mikrospor v indukčním mediu, které obsahuje arabinogalaktan protein, za účelem indukce embryogeneze, a tedy produkce embryí.According to the invention, there is provided a method of producing an embryo comprising the steps of: (a) collecting a plant segment containing microspores from a donor plant; (b) incubating the segment under pretreatment conditions to maintain a substantial fraction of the microspores in the mononuclear phase of the G1 cell cycle; (c) isolating the microspores from the segment; and (d) incubating the isolated microspores in the induction medium containing the arabinogalactan protein to induce embryogenesis and thus embryo production.

Dále vynález poskytuje způsob regenerace rostlin z mikrospor, který sestává z kroků: (a) sběr rostlinného segmentu, který obsahuje mikrospory, z donorové rostliny; (b) inkubace segmentu za podmínek předúpravy, za účelem udržení podstatné části mikrospor v jednojaderné fázi G1 buněčného cyklu; (c) izolace mikrospor ze segmentu; (d) inkubace izolovaných mikrospor v indukčním mediu, které obsahuje auxin, za účelem indukce produkce embryí; (e) inkubace embryí v diferenciačním ·· ··· · • ·Further, the invention provides a method of regenerating plants from microspores, comprising the steps of: (a) collecting a plant segment comprising microspores from a donor plant; (b) incubating the segment under pretreatment conditions to maintain a substantial fraction of the microspores in the mononuclear phase of the G1 cell cycle; (c) isolating the microspores from the segment; (d) incubating the isolated microspores in the auxin-containing induction medium to induce embryo production; (e) incubation of embryos in differentiation

mediu, za účelem produkce diferenciovaných embryí; a (f) regenerace rostlin z diferenciovaných embryí.medium for producing differentiated embryos; and (f) regenerating plants from differentiated embryos.

Vynález je také zaměřen na produkci embrya, které je připraveno výše uvedeným způsobem, a na produkci rostliny vytvořené z tohoto embrya.The invention is also directed to the production of an embryo prepared as described above and to the production of a plant formed from the embryo.

Vynález se také týká způsobu zavedení genu našeho zájmu do mikrospory, který sestává ze zavedení genetické struktury, která obsahuje gen našeho zájmu, do mikrospory, která dále projde kroky předúpravy a izolace. Mezi způsoby zavedení genetické struktury do mikrospory patří bombardování částicemi nebo transformace zprostředkovaná Agrobacteriem. Dále je vynález zaměřen na transgenní mikrosporu připravenou tímto způsobem, na transgenní embryo a transgenní rostlinu produkovanou jak z této transgenní mikrospory, tak i z transgenního embrya.The invention also relates to a method of introducing a gene of interest into a microspore, which comprises introducing a genetic structure containing a gene of interest into a microspore, which further undergoes the pre-treatment and isolation steps. Methods for introducing the genetic structure into microspores include particle bombardment or Agrobacterium-mediated transformation. Further, the invention is directed to a transgenic microspore prepared in this manner, a transgenic embryo and a transgenic plant produced from both this transgenic microspore and the transgenic embryo.

Výhodně je tento způsob efektivní a šetří práci, při porovnání s doposud známými postupy tvorby kultur mikrospor a kultur prašníků. Vyšší úspěšnost při produkci zelených rostlin podle nového způsobu vede ke snížení nákladů. Další výhodou této nové metodologie je snížení počtu produkovaných albinózních rostlin.Advantageously, the method is effective and saves labor when compared to the prior art methods of forming microspore and anthropine cultures. A higher success rate in the production of green plants according to the new method leads to a reduction in costs. Another advantage of this new methodology is the reduction in the number of albinose plants produced.

Výhodně je nový způsob efektivní u různých genotypů, což ukazuje, že zde není přítomen silný genotypický efekt. Synergická kombinace faktorů vede k všestrannému způsobu, který lze použít na mnoho druhů rostlin.Preferably, the novel method is effective for different genotypes, indicating that there is no strong genotypic effect. The synergistic combination of factors leads to a versatile method that can be applied to many plant species.

Odstranění prašníkové stěny během izolace mikrospor výhodně umožňuje vyšší nutriční dostupnost mikrospor během kroků indukce, diferenciace a regenerace. Použití podložky pro embrya během regenerace umožňuje pozorování embryí, které jsou na ní umístěny. Použití podložky také podporuje růst a usnadňuje přenos embryí do jiného media nebo aplikace.Preferably, removal of the anther wall during microspore isolation allows for greater nutritional availability of microspores during induction, differentiation and regeneration steps. The use of an embryo pad during regeneration allows observation of embryos placed thereon. The use of a pad also promotes growth and facilitates transfer of embryos to other media or applications.

Předúprava udržuje ve stejném stádiu velkou populaci haploidních mikrospor, které jsou vytvořeny podle způsobu vynálezu, ty poskytují lepší cíle pro mutaci, selekci a transformaci rostlin. Za použití nového způsobu mohou být transgenní rostliny vytvořeny s mikrospor, které jsou předupraveny a dále se postupuje kterýmkoliv konvenčním transformačním způsobem, jako je například bombardování transgenem.The pretreatment maintains, at the same stage, a large population of haploid microspores that are constructed according to the method of the invention, which provide better targets for plant mutation, selection and transformation. Using the novel method, transgenic plants can be formed with microspores that are pretreated and then proceeded by any conventional transformation method, such as transgene bombardment.

Předúprava, která udržuje mikrospory ve stejném stádiu buněčného cyklu, umožňuje produkci velkého množství embryí a regenerovaných rostlin z izolovaných mikrospor. Kombinace chladu a cukerného alkoholu během předúpravy umožňuje mnohem kratší dobu působení, než při samotném působení chladu. Na toto působení kombinace chladu a cukerného alkoholu vykazují odezvu téměř všechny genotypy• · ··· · • ·Pretreatment, which maintains microspores at the same stage of the cell cycle, allows the production of large numbers of embryos and regenerated plants from isolated microspores. The combination of cold and sugar alcohol during pre-treatment allows for a much shorter duration of action than when exposed to cold alone. Almost all genotypes respond to this combination of cold and sugar alcohol • · ··· · • ·

• ♦ · · * * ·• ♦ · * ·

C ·♦····· «······· « · · · · · · ·· · ·· ··C · ♦ ····· · ······· · · · · · · ···

Použití kombinace chladu a cukerného alkoholu během předúpravy indukuje nejen velké množství embryoidů, ale také má tendenci synchronizovat dělení buněk mikrospor, což vede k větší uniformitě populace mikrospor. Pravděpodobnost jaderného dělení během předúpravy se snižuje kombinací chladu a cukerného alkoholu při předúpravě. Toto může být hodnotné pro metodologie zabývající se transformací mikrospor, testováním exprese genových struktur, in vitro selekcí, nebo dalším využitím mikrospor.The use of a combination of cold and sugar alcohol during pre-treatment induces not only a large number of embryoids but also tends to synchronize the division of microspore cells, resulting in greater uniformity of the microspore population. The likelihood of nuclear separation during pre-treatment is reduced by the combination of cold and sugar alcohol in pre-treatment. This can be valuable for methodologies dealing with microspore transformation, gene expression expression testing, in vitro selection, or other microspore utilization.

Použití arabinogalaktan proteinu, nebo glykoproteinu bohatého na hydroxyprolin, který má boční uhlovodíkové řetězce bohaté na glukózu, vede během indukce embryogeneze ke zvýšenému výtěžku embryí mikrospor z předupravených rostlinných segmentů, čímž se zvyšuje účinnost tohoto způsobu při embryogenezi.The use of arabinogalactan protein, or a hydroxyproline-rich glycoprotein having glucose-rich side chain hydrocarbons, results in increased embryogenesis yield of microspores from pre-treated plant segments during embryogenesis induction, thereby enhancing embryogenesis efficiency of the method.

Tato podstata vynálezu nepopisuje všechny nezbytné znaky vynálezu, ale ukazuje, že může být proveden za použití různých kombinací popsaných rysů.This essence of the invention does not describe all the essential features of the invention, but shows that it can be performed using various combinations of the features described.

Vynález se zabývá způsobem embryogeneze a způsobem regenerace rostlin z kultury mikrospor. Tyto způsoby jsou níže popsány detailněji s odkazy na obr. 1 až 5. Detailněji jsou popsány příklady embryogeneze a regenerace rostlin obilnin, ovšem vynález se nevztahuje pouze na obilniny.The invention relates to a method of embryogenesis and a method of regenerating plants from a microspore culture. These methods are described in more detail below with reference to Figures 1 to 5. Examples of embryogenesis and regeneration of cereal plants are described in more detail, but the invention is not limited to cereals.

Následující popis vyjadřuje pomocí příkladu výhodné provedení a nemá za cíl omezovat kombinace charakteristických podmínek, které jsou nezbytné pro provedení vynálezu.The following description illustrates, by way of example, a preferred embodiment and is not intended to limit the combinations of characteristics necessary to practice the invention.

Termínem „rostlinný segment, který obsahuje mikrosporu“ je míněna jakákoliv část donorové rostliny, která může obsahovat mikrospory pro izolaci. Příklady takových segmentů zahrnují, ale nejsou omezeny na výhonky, klasy, prašníky, květy, vlákninu nebo laty.By "plant segment containing microspores" is meant any portion of the donor plant that may contain microspores for isolation. Examples of such segments include, but are not limited to, shoots, ears, anthers, flowers, fiber, or panicles.

Termínem „počáteční úprava“ rostlinných segmentů, které obsahují mikrospory, se míní postupy, které se provádí po odebrání segmentu, ale před předúpravou. Mezi procedury počáteční úpravy patří čištění alkoholem nebo bělidlem a promytí nebo inkubace ve vodě, jak je popsáno dále.The term "initial treatment" of plant segments containing microspores refers to processes that are performed after the segment has been removed but before pre-treatment. Initial treatment procedures include alcohol or bleach purification and washing or incubation in water as described below.

Termínem „předúprava“ se míní procedury, které se provádějí na rostlinných segmentech obsahujících mikrospory po počáteční úpravě a před umístěním na, nebo do embryogenního indukčního media. Mezi takové procedury patří inkubace za chladu ve vodě, v roztoku cukerného alkoholu s vysokým osmotickým tlakem, nebo jejich kombinace. Předúprava vytváří podmínky, které slouží k zastavení buněčného cyklu mikrospory na G1 fázi jednojaderného buněčného cyklu, udržuje podstatně ·· ···· všechny mikrospory na tomto jednojaderném stádiu vývoje a spouští následnou indukci embryogeneze. Předúprava připravuje jednojaderné mikrospory na embryogenní indukci udržováním synchronizované populace mikrospor, která má od asi 50 % do 100 % mikrospor, na konzistentní G1 fázi buněčného cyklu.By "pretreatment" is meant procedures that are performed on plant segments containing microspores after initial treatment and prior to placement on or in an embryogenic induction medium. Such procedures include cold incubation in water, a high-osmotic pressure sugar alcohol solution, or a combination thereof. The pretreatment creates conditions that serve to stop the microspore cell cycle at the G1 phase of the mononuclear cell cycle, maintain substantially all microspores at this mononuclear stage of development, and trigger the subsequent induction of embryogenesis. The pretreatment prepares mononuclear microspores for embryogenic induction by maintaining a synchronized microspore population having from about 50% to 100% microspores to a consistent G1 phase of the cell cycle.

Existují tři stádia, které samostatně řídí produkci haploidních rostlin z mikrospor, a to indukce embryogeneze; regenerace struktur podobných embryu; a vývoj struktur podobných embryu na zelené rostliny. Pro dokončení efektivního produktu je potřeba optimalizovat podmínky každého jednotlivého stádia.There are three stages that independently control the production of haploid plants from microspores, namely the induction of embryogenesis; regeneration of embryo-like structures; and developing embryo-like structures on green plants. To complete an effective product, it is necessary to optimize the conditions of each stage.

Pro efektivní produkci zelených homozygotních rostlin z kultury mikrospor je potřeba kontrolovat množství faktorů. Každý faktor ovlivňuje jedno z výše uvedených stádií při produkci haploidních rostlin z mikrospor. Pro zavedení úspěšné metody pěstování homozygotních rostlin z kultury mikrospor je potřeba optimalizovat různé faktory, jako jsou růstové podmínky donorové rostliny, sběr klasů, určování stadia mikrospor, předúprava, izolace mikrospor, podmínky indukce, podmínky diferenciace, vysazování embryí, a podmínky regenerace rostlin.For efficient production of green homozygous plants from a microspore culture, a number of factors need to be controlled. Each factor affects one of the above stages in the production of haploid plants from microspores. In order to implement a successful method of growing homozygous plants from a microspore culture, various factors such as donor plant growth conditions, ear collection, microspore stage determination, pretreatment, microspore isolation, induction conditions, differentiation conditions, embryo withdrawal conditions, and plant regeneration conditions need to be optimized.

Podle vynálezu, a také jak je ilustrováno na schématu pracovního postupu na obr. 1, je poskytnut způsob produkce embrya, který sestává z kroků: (a) sběr rostlinného segmentu, který obsahuje mikrospory, z donorové rostliny; (b) inkubace segmentu za podmínek předúpravy za účelem udržení podstatné části mikrospor v jednojaderné fázi G1 buněčného cyklu; (c) izolace mikrospor ze segmentu; a (d) inkubace zmíněných izolovaných mikrospor vinkubačním mediu, které obsahuje arabinogalaktan protein a aminokyseliny za účelem indukce embryogeneze, a tedy produkce embryí.According to the invention, as well as illustrated in the flowchart of Fig. 1, there is provided a method of producing an embryo comprising the steps of: (a) collecting a plant segment containing microspores from a donor plant; (b) incubating the segment under pretreatment conditions to maintain a substantial fraction of the microspores in the mononuclear phase of the G1 cell cycle; (c) isolating the microspores from the segment; and (d) incubating said isolated microspores in an incubation medium comprising arabinogalactan protein and amino acids to induce embryogenesis and thus embryo production.

Dále se vynález zabývá způsobem regenerace rostliny z mikrospor, který sestává z kroků: (a) sběr rostlinného segmentu, který obsahuje mikrospory, z donorové rostliny; (b) inkubace segmentu za podmínek předúpravy za účelem udržení podstatné části mikrospor v jednojaderné fázi G1 buněčného cyklu; (c) izolace mikrospor ze segmentu; (d) inkubace izolovaných mikrospor v indukčním mediu, které obsahuje auxin, vysoké hladiny glutaminu a aminokyseliny za účelem produkce embryí; (e) inkubace embryí v diferenciačním mediu za účelem produkce diferenciovaných embryí; a (f) regenerace rostlin z diferenciovaných embryí.The invention further relates to a method for regenerating a plant from microspores, comprising the steps of: (a) collecting a plant segment comprising microspores from a donor plant; (b) incubating the segment under pretreatment conditions to maintain a substantial fraction of the microspores in the mononuclear phase of the G1 cell cycle; (c) isolating the microspores from the segment; (d) incubating the isolated microspores in an induction medium containing auxin, high levels of glutamine and amino acids to produce embryos; (e) incubating the embryos in the differentiation medium to produce differentiated embryos; and (f) regenerating plants from differentiated embryos.

•· 9 99 99 99 9

9 · • · · • · · ·9 · · · · · · · · · · ·

9 99 9

99

9 9 89 9 8

9 9 ·9 9 ·

8 998 99

9 9 99 9 9

9 · 99 · 9

9999

9999

9 9 ·9 9 ·

9 89 8

9 9 99 9 9

9 99 9

99999999

Růst rostlinyPlant growth

Podle vynálezu je žádoucí, aby se donorové rostliny pěstovaly v řízeném prostředí, které je výhodně bez škůdců, ale vynález není zaměřen pouze na rostliny pěstované za těchto podmínek. Následující růstové podmínky v řízeném prostředí jsou uvedeny jako příklad, v žádném případě nejsou míněny jako omezující.According to the invention, it is desirable for the donor plants to be grown in a controlled environment which is preferably free of pests, but the invention is not directed only to plants grown under these conditions. The following growth conditions in a controlled environment are given by way of example and are not intended to be limiting in any way.

Optimální relativní vlhkost se může pohybovat v rozmezí od asi 50 % do asi 90 %, výhodně od asi 60 % do asi 80 %. Osvětlení se pohybuje od asi 300 pEm2s do asi 450 pEm2s, výhodně od asi 350 pEm2s do asi 400 pEm2s na úrovni květináče. Je možno použít jakýkoliv vhodný zdroj světla, například bílá zářivka Gro-Lux™, žárovky, nebo jejich kombinace. Rostliny lze pěstovat v živných roztocích.The optimum relative humidity may range from about 50% to about 90%, preferably from about 60% to about 80%. The illumination ranges from about 300 pEm 2 s to about 450 pEm 2 s, preferably from about 350 pEm 2 s to about 400 pEm 2 s at the pot level. Any suitable light source such as a Gro-Lux ™ white fluorescent lamp, incandescent lamp, or a combination thereof can be used. Plants can be grown in nutrient solutions.

Více konzistentní výtěžky embryí a zelených rostlin vznikají z mikrospor produkovaných v rostlinách, které netrpěly suchem, stresem nebo napadením škůdci, nebo jejich kombinací. Rostliny vystavené stresu a produkované buď za nedostatečného nebo nadměrného zavlažování, nebo za napadení škůdci, často produkují mikrospory, které reagují nekonzistentně nebo jejich kultura může odumřít.More consistent yields of embryos and green plants arise from microspores produced in plants that have not suffered from drought, stress or pest infestation, or combinations thereof. Plants exposed to stress and produced either under inadequate or excessive irrigation, or under attack by pests, often produce microspores that react inconsistently or their culture may die.

Následující teploty vedou k optimálnímu růstu rostlin. Pro ozimý ječmen jsou to teploty od asi 13 do asi 17 °C, výhodně od asi 15 °C na světle po dobu asi 15 do asi 18 hodin, výhodně od asi 16 do asi 17 hodin přes den. Během temnostního cyklu, který trvá od asi 6 do asi 9 hodin, výhodně od asi 7 do 8 hodin za den, jsou optimální teploty od asi 10 do asi 14 °C, výhodně asi 12 °C.The following temperatures lead to optimal plant growth. For winter barley, these are temperatures from about 13 to about 17 ° C, preferably from about 15 ° C in the light for about 15 to about 18 hours, preferably from about 16 to about 17 hours per day. During a dark cycle that lasts from about 6 to about 9 hours, preferably from about 7 to 8 hours per day, optimal temperatures are from about 10 to about 14 ° C, preferably about 12 ° C.

Pro jarní ječmen, který roste při světelném cyklu, který trvá 15-18 hodin, výhodně 16-17 hodin, se teploty mohou pohybovat od 16 až 20 °C, výhodně 18 °C.For spring barley that grows in a light cycle that lasts 15-18 hours, preferably 16-17 hours, temperatures can range from 16 to 20 ° C, preferably 18 ° C.

Během temnostního cyklu, který trvá 6-9 hodin, výhodně 7-8 hodin za den, jsou optimální teploty pro jarní ječmen od asi 13 až 17 °C, výhodně 15 °C.During a dark cycle that lasts 6-9 hours, preferably 7-8 hours per day, the optimal temperatures for spring barley are from about 13 to 17 ° C, preferably 15 ° C.

Pro ozimé nebo jarní hexaploidní pšenice, které rostou při světelném cyklu trvajícím 15-18 hodin, výhodně 16-17 hodin, mohou být teploty v rozmezí od 16 až 25 °C. Během temnostního cyklu o trvání 6-9 hodin, výhodně 7-8 hodin přes den, se optimální teploty pro hexaploidní pšenici pohybují od 13 až 18 °C, výhodně 15 až 16 °C.For winter or spring hexaploid wheats that grow in a light cycle lasting 15-18 hours, preferably 16-17 hours, temperatures can range from 16 to 25 ° C. During a dark cycle of 6-9 hours, preferably 7-8 hours per day, optimal temperatures for hexaploid wheat range from 13 to 18 ° C, preferably 15 to 16 ° C.

Rostliny se mohou přihnojovat jednou týdně pro optimalizaci růstu. Postřikování pesticidy v období sběru se musíme vyvarovat, neboť by postřik mohl snížit reakci mikrospor. Rostliny však lze postřikovat v dřívějších stádiích za účelem minimalizace napadení škůdci nebo houbami.Plants can be fertilized once a week to optimize growth. Spraying with pesticides during the harvesting period should be avoided as spraying could reduce the microspore response. However, plants can be sprayed at an earlier stage to minimize pest or fungal attack.

• 4 44• 4 44

9 4 ·9 4 ·

4 444 44

4 4 44 4 4

4 4 4 ·4 •4 49444 4 4 4 4944

4 4 44 4 4

4 44 4

4 44 4

4 44 4

44444444

Určování stadia mikrosporDetermination of microspore stage

Rostlinné segmenty obsahující mikrospory, jako jsou například výhonky, klasy, laty, prašníky, květy nebo vláknina, se sbírají z donorových rostlin, když jsou ty nejstarší mikrospory ve středním nebo pozdním jednojaderném stádiu.Plant segments containing microspores, such as shoots, ears, panicles, anthers, flowers or fiber, are collected from donor plants when the oldest microspores are in the middle or late mononuclear stage.

Případně se může vzorek mikrospor z rostlinného segmentu obsahujícího mikrospory kontrolovat pro zajištění vhodného stádia vývoje. Popis středního až pozdního jednojaderného stádia lze najít v publikacích jako je Wheatly a kol. (Plant Cell Rep 1986;5;47-49), přičemž tento dokument je zde zahrnutý pomocí odkazu. Jedním z nejvýraznějších rysů tohoto stádia je umístění jádra vzhledem k průduchu (viz obr. 2). V počátečním jednojaderném stádiu je jádro blízko průduchu a v pozdním jednojaderném stádiu je naproti průduchu. Pro ilustrování tohoto jevu se může použít moření ječmenných mikrospor pomocí akteo-karmínu nebo DAPI. Alexandrovo mořidlo lze použít pro ilustraci tohoto jevu u mikrospor odvozených od pšenice a kukuřice.Optionally, the microspore sample from the plant segment containing the microspores may be inspected to ensure a suitable stage of development. A description of the mid to late mononuclear stage can be found in publications such as Wheatly et al. (Plant Cell Rep 1986; 5; 47-49), the disclosure of which is incorporated herein by reference. One of the most prominent features of this stage is the location of the core relative to the vent (see Figure 2). In the initial mononuclear stage, the nucleus is near the vent, and in the late mononuclear stage it is opposite the vent. To illustrate this phenomenon, barley microspore pickling with acteocarmine or DAPI can be used. Alexander's stain can be used to illustrate this phenomenon in microspores derived from wheat and corn.

V případě, kde rostlinný segment obsahující mikrospory je výhonek, odejmou se klasy od pochvy výhonků. Mikrospory získané z kvetu umístěného ve středové části klasů, lze pro určení stádia vývoje zkoumat pomocí určování stadia buněk. Poté lze vybrat rostlinné segmenty obsahující mikrospory, u kterých jsou mikrospory blízko střednímu až pozdnímu jednojadernému stádiu, na základě jejich vývojové podobnosti s těmi, které se zkoumaly pomocí moření.In the case where the plant segment containing the microspores is a shoot, the ears are removed from the sheath of the shoots. Microspores obtained from the flower located in the central part of the ears can be examined by determining the stage of the cells to determine the stage of development. Subsequently, plant segments containing microspores in which the microspores are near the mid to late mononuclear stage may be selected based on their developmental similarity to those investigated by pickling.

Případně se mohou klasy po odstranění od pochvy vybrat na základě porovnání konzistentní délky a vzhledu květů se zkoumaným segmentem.Alternatively, the ears can be removed from the vagina by comparing the consistent length and appearance of the flowers to the segment of interest.

Počáteční úprava rostlinného segmentu obsahujícího mikrosporyInitial treatment of plant segment containing microspores

Vybrané rostlinné segmenty obsahující mikrospory, které mají mikrospory ve středním nebo pozdním jednojaderném stádiu, se pro počáteční úpravy umístí do petriho misek (např. 15x100 mm), ještě před předúpravou, která je detailněji popsána níže.Selected plant segments containing microspores having microspores in the middle or late mononuclear stage are initially placed in petri dishes (e.g., 15x100 mm) prior to pretreatment, which is described in more detail below.

Případně lze rostlinné segmenty obsahující mikrospory očistit čistícím roztokem. Vhodné čistící roztoky mohou obsahovat roztoky ethylalkoholu s obsahem od asi 50 % do 80 % ethanolu, výhodně asi 70 % ethanolu, nebo vodné roztoky obsahující asi 10 % až asi 15 % bělidla (asi 0,5 % do asi 1,0 % chloru).Optionally, plant segments containing microspores can be cleaned with a cleaning solution. Suitable cleaning solutions may include ethanol solutions containing from about 50% to 80% ethanol, preferably about 70% ethanol, or aqueous solutions containing about 10% to about 15% bleach (about 0.5% to about 1.0% chlorine) .

·· ······ ····

Například, což nemá v žádném případě být považováno za omezující, lze oddělené výhonky postřikovat vodným roztokem asi 70% ethanolu před odstraněním klasů. U ječmene se poté mohou osiny odlomit a klasy se podrobí předúpravě, jak je detailněji popsáno níže. U pšenice, pokud má osiny, mohou být osiny odstraněny, ale ne moc blízko, neboť vystavení vnitřku kvetu čisticímu roztoku by mohlo být škodlivé.For example, and is not intended to be limiting in any way, the separated shoots may be sprayed with an aqueous solution of about 70% ethanol prior to removal of the ears. In barley, the pains can then break off and the ears undergo pre-treatment as described in more detail below. For wheat, if it has pains, the pains can be removed, but not too close, as exposing the flower to the inside of the cleaning solution could be harmful.

Dalším příkladem může být případ, který nemá v žádném případě být považován za omezující, kdy osiny nebo klasy vyrůstají z listové pochvy nebo pokud je problém s kontaminací, klasy lze sterilizovat tím, že se umístí do skleněné nádoby a přelijí se na 10-25 minut roztokem asi 10% bělidla. Izolované prašníky se neupravují bělidlem. Po čištění se květy a klasy dobře promyjí vodou a zbytková vlhkost se nechá odpařit ještě před inkubací v mannitolovém roztoku. Čištění lze provést ve Flow Bench pro zajištění dostatečně čistých roztoků.Another example might be the case, which should not be considered in any way limiting, when pain or ears grow out of the leaf sheath or if there is a problem with contamination, ears can be sterilized by placing them in a glass jar and pouring for 10-25 minutes solution of about 10% bleach. Isolated anthers are not treated with bleach. After cleaning, the flowers and ears are washed well with water and the residual moisture is allowed to evaporate before incubation in mannitol solution. Cleaning can be carried out in Flow Bench to ensure sufficiently clean solutions.

Jako další možnost během počáteční úpravy lze vybrané rostlinné segmenty obsahující mikrospory podrobit posběrové inkubaci v ledové vodě při teplotě od asi 3 °C do asi 6 °C, výhodně od asi 4 °C po dobu až 4 týdnů, například od 3 až 4 dnů až po dobu 3 až 4 týdnů. Například klasy se mohou inkubovat ve sterilní vodě v petriho miskách (asi 0,5 ml vody na misku) při teplotě asi 4 °C po dobu asi 2-4 týdnů. Tato inkubace se může provádět pokud se například segment sbírá předtím, než jsou mikrospory ve vhodném stádiu vývoje. Proto posběrová inkubace může pokračovat, dokud segment nedosáhne vhodného stádia mikrospory, aby mohlo dojít k předúpravě, což lze určit mořením. Například výhonky lze inkubovat v ledové vodě, dokud se klasy neodstraní od pochvy. Posběrová inkubační perioda by měla být minimalizována, aby se předešlo progresi stádia u mikrospor během tohoto období.As a further option, during initial treatment, selected microspore-containing plant segments may be subjected to post-harvest incubation in ice water at a temperature of about 3 ° C to about 6 ° C, preferably about 4 ° C for up to 4 weeks, e.g. for 3 to 4 weeks. For example, ears may be incubated in sterile water in petri dishes (about 0.5 ml water per dish) at about 4 ° C for about 2-4 weeks. This incubation can be performed if, for example, the segment is harvested before the microspores are at a suitable stage of development. Therefore, the post-incubation incubation can continue until the segment reaches a suitable stage of the microspore to allow pre-treatment as determined by pickling. For example, the shoots can be incubated in ice water until the ears have been removed from the vagina. The post-incubation incubation period should be minimized to prevent microspore stage progression during this period.

Před úpravaBefore editing

Předůprava rostlinných segmentů obsahujících mikrospory se provádí proto, aby se mikrospory sjednotily na jednotné stádium vývoje při přípravě na embryogenickou indukci. Předůprava v sobě obsahuje použití chladu v kombinaci s inkubací rostlinných segmentů ve sterilní vodě nebo ve sterilním vodném roztoku cukerného alkoholu. U některých druhů může tato předůprava vyžadovat přídavek media s makrosolemi.Pretreatment of plant segments containing microspores is performed to unify the microspores to a uniform stage of development in preparation for embryogenic induction. The pretreatment comprises the use of cold in combination with incubation of plant segments in sterile water or a sterile aqueous sugar alcohol solution. For some species, this pretreatment may require the addition of medium with macrosols.

Předůprava může trvat od asi 3 dnů do asi 4 týdnů v závislosti na použitých podmínkách. Pokud se použije během inkubace za chladu voda, délka trváníThe pretreatment may take from about 3 days to about 4 weeks, depending on the conditions used. If water is used during cold incubation, duration

* 4* 4

4 «

4 4 · · · ·4 4 · · · ·

W4 4 4 · * ·· » · 4444 4W4 4 4 · 4444 4

4 4 4 4 4 44 4 4 4 4 5

4 44 ·· předúpravy může kolísat v rozmezí od 1 týdne do asi 4 týdnů v závislosti na druhu a genotypu. Pokud se použije roztok cukerného alkoholu, lze použít kratší inkubační dobu od asi 3 do asi 5 dnů, kde 3 dny jsou výhodné pro transformační procedury.The pretreatment may vary from 1 week to about 4 weeks depending on the species and genotype. When a sugar alcohol solution is used, a shorter incubation period of from about 3 to about 5 days may be used, where 3 days are preferred for transformation procedures.

Pro předúpravu v cukerném roztoku může být koncentrace cukerného alkoholu v rozmezí od 0,1 mol/l do asi 1,0 mol/l. Výhodně je cukerný alkohol přítomen v množství od asi 0,2 mol/l do asi 0,5 mol/l a výhodněji se pohybuje v množství asi 0,3 mol/l pro ječmen, nebo 0,4 mol/l pro pšenici. Cukerný alkohol může být vybrán z jakéhokoliv alkoholu obsaženého ve skupině: mannitol, maltitol, sorbitol, xylitol, nebo se může použít jakákoliv jejich kombinace, a výhodně se použije mannitol. Působení na klasy, kde je výhodnou kombinací chlad (4 °C) s inkubací v mannitolu (0,3 mol/l) po dobu 3 dní, zvyšuje výnos zelených rostlin regenerovaných z mikrospor.For pretreatment in a sugar solution, the sugar alcohol concentration may range from 0.1 mol / l to about 1.0 mol / l. Preferably, the sugar alcohol is present in an amount from about 0.2 mol / l to about 0.5 mol / l, and more preferably is in an amount of about 0.3 mol / l for barley, or 0.4 mol / l for wheat. The sugar alcohol may be selected from any alcohol contained in the group: mannitol, maltitol, sorbitol, xylitol, or any combination thereof, and preferably mannitol may be used. Treatment of ears, where the preferred combination is cold (4 ° C) with incubation in mannitol (0.3 mol / l) for 3 days, increases the yield of green plants regenerated from microspores.

Cukerný alkohol se smící s rostlinnými segmenty v adekvátním množství pro částečné překrytí segmentů, které jsou uloženy v jedné vrstvě, například asi 15 ml v 15x100 mm petriho misce. Ph působení ledovou vodou na klasy, se do 15 x 100 mm misky přidá pouze 0,5 ml vody.The sugar alcohol is mixed with the plant segments in an adequate amount to partially overlap the segments that are stored in a single layer, for example about 15 ml in a 15x100 mm petri dish. Ph treatment with ears of ice water, only 0.5 ml of water is added to a 15 x 100 mm dish.

Petriho misky se poté neprodyšně uzavřou například filmem jako je Parafilm™ a umístí do temna při teplotě od asi 3 °C do asi 6 °C, výhodně při asi 4 °C. Inkubace v roztoku cukerného alkoholu pokračuje dalších přibližně 3 až 5 dní a při inkubaci v ledové vodě se nechají inkubovat od asi 10 dní do asi 4 týdnů, vše v závislosti na druhu.The petri dishes are then sealed, for example, with a film such as Parafilm ™ and placed in the dark at a temperature of from about 3 ° C to about 6 ° C, preferably at about 4 ° C. Incubation in the sugar alcohol solution is continued for about 3 to 5 days and incubated in ice water for about 10 days to about 4 weeks, depending on the species.

Případně se mohou rostlinné segmenty inkubovat při teplotě místnosti podle způsobu od Roberts-Oehlschlger a Dunwell (1990) (asi 22 °C až asi 27 °C, výhodně při asi 25 °C) ve vodném roztoku, který obsahuje od asi 0,2 mol/l do asi 0,5 mol/l cukerného alkoholu, výhodně asi 0,3 mol/l cukerného alkoholu. Tato inkubace po dobu až 4 dní, výhodně po dobu 3-4 dní efektivně spouští indukci, ale neudržuje mikrospory na jednojaderné fázi.Alternatively, plant segments may be incubated at room temperature according to the method of Roberts-Oehlschlger and Dunwell (1990) (about 22 ° C to about 27 ° C, preferably at about 25 ° C) in an aqueous solution containing from about 0.2 moles. to about 0.5 mol / l sugar alcohol, preferably about 0.3 mol / l sugar alcohol. This incubation for up to 4 days, preferably for 3-4 days, effectively triggers induction, but does not maintain microspores on the mononuclear phase.

Izolace mikrosporMicrospore insulation

Po předúpravě se mikrospory izolují z rostlinných segmentů. Pokud rostlinnými segmenty jsou prašníky, je možné je zpracovat ve vířivé komoře až po dobu 10 minut, výhodně asi 5 minut, kdy se většina mikrospor oddělí, tak jak je již dříve popsáno v Kasha a kol. (IAEA-SM-1995:340/9:23-37).After pre-treatment, the microspores are isolated from plant segments. If the plant segments are anthers, they can be processed in the vortex chamber for up to 10 minutes, preferably about 5 minutes, when most microspores are separated as previously described by Kasha et al. (IAEA-SM-1995: 340/9: 23-37).

··· ··«« ··« ·· · ·· ·· ·« ♦······ ··················

Sklo a nářadí pro sběr rostlinných segmentů po předúpravě by se mělo použít sterilizované (v autoklávu) a ve Flow Bench. Segmenty klasů nebo vlákniny s květy se odstraní pro zmenšení velikosti segmentů na délku asi 2 cm až asi 3 cm. Nařezané segmenty se poté přelijí ledově studeným vodným roztokem cukerného alkoholu, který obsahuje od asi 0,2 mol/l do asi 0,5 mol/l cukerného alkoholu, výhodně od asi 0,3 mol/l mannitolu za účelem tvorby suspenze. Suspenze se míchá při rychlosti vhodné pro uvolnění mikrospor od zbytku rostlinného segmentu.Glass and tools for collecting plant segments after pre-treatment should be sterilized (autoclaved) and Flow Bench. The ear or fiber segments with flowers are removed to reduce the segment size to a length of about 2 cm to about 3 cm. The cut segments are then poured over with an ice-cold aqueous sugar alcohol solution containing from about 0.2 mol / l to about 0.5 mol / l sugar alcohol, preferably from about 0.3 mol / l mannitol to form a suspension. The suspension is stirred at a rate suitable to release microspores from the rest of the plant segment.

Při míchání suspenze se výhodně použije chlazená míchačka. K rostlinným segmentům se přidá adekvátní množství chlazeného roztoku cukerného alkoholu tak, aby zakryly segmenty klasů. Pro názornost lze uvést příklad: za účelem získání dostatečného množství mikrospor (500 000) na jednu misku, lze v míchačce přelít osm až deset ječmenných klasů ve dvou řadách, nebo šest řad ječmenných nebo pšeničných klasů asi 200-300 ml chlazeného roztoku cukerného alkoholu. Během míchání se rostlinné segmenty a roztok cukerného alkoholu promísí při nízké rychlosti po dobu až 15 sekund, výhodně od přibližně 5 do 10 sekund. Přesto se vhodná doba míchání a rychlost mění v závislosti na genotypu a předúpravě, a v konečném důsledku ovlivní životaschopnost.When stirring the slurry, a cooled mixer is preferably used. An adequate amount of chilled sugar alcohol solution is added to the plant segments to cover the ear segments. By way of illustration, to obtain a sufficient amount of microspores (500,000) per dish, eight to ten barley ears may be poured in two rows in a mixer, or six rows of barley or wheat ears of about 200-300 ml of chilled sugar alcohol solution. During mixing, the plant segments and the sugar alcohol solution are mixed at low speed for up to 15 seconds, preferably from about 5 to 10 seconds. Nevertheless, the appropriate mixing time and speed vary depending on genotype and pretreatment, and ultimately affects viability.

Jako alternativu k míchání při omezené dostupnosti počtu klasů, lze na izolované prašníky použít izolační postup ve vířivé komoře. Tento postup zlepšuje životaschopnost mikrospor, neboť izolace ve vířivé komoře je ke zpracovávaným segmentům šetrnější, než míchání (viz např. Kasha a kol. IAEA-SM-1995:340/9:23-37).As an alternative to mixing with limited availability of ear counts, an insulating process in the swirl chamber can be applied to insulated anthers. This procedure improves the viability of the microspores since the vortex chamber insulation is more gentle to the segments to be treated than mixing (see, e.g., Kasha et al. IAEA-SM-1995: 340/9: 23-37).

Výsledná kaše obsahující mikrospory se rychle přefiltruje a promyje se roztokem cukerného alkoholu (viz obr. 3) například o koncentraci 0,2 mol/l do asi 0,5 mol/l, výhodně roztokem 0,3 mol/l mannitolu. Je potřeba dávat pozor, aby nedošlo k plazmolýze mikrospor, neboť z plazmolyzovaných mikrospor by se embrya nevyvinula. Pokud je životnost mikrospor pod 50 %, je možné mrtvé mikrospory odstranit tak, že umístíme resuspendovanou tabletku do gradientu hustoty, například do 20% gradientu hustoty maltózy s následnou centrifugací a zadrží se životaschopná frakce mikrospor.The resulting microspore-containing slurry is quickly filtered and washed with a sugar alcohol solution (see FIG. 3), for example at a concentration of 0.2 mol / l to about 0.5 mol / l, preferably 0.3 mol / l mannitol. Care should be taken to avoid plasmolysis of microspores, as embryos would not develop from plasmolyzed microspores. If the microspore lifetime is below 50%, dead microspores can be removed by placing the resuspended tablet in a density gradient, such as a 20% maltose density gradient followed by centrifugation, and retaining a viable microspore fraction.

Embryogenická indukce izolovaných mikrosporEmbryogenic induction of isolated microspores

Po předúpravě a izolaci se mikrospory indukují k vývoji v embrya. Po konečném promytí v kroku izolace mikrospor, se supernatant dekantuje a koláč • · *<·** Φ* »* ♦ ♦ ♦ · Φ · ♦ • « · · · ·· • · · · · ·· · • · · · · * « »ι · ·· «· ·« »#After pretreatment and isolation, microspores are induced to develop into embryos. After the final wash in the microspore isolation step, the supernatant is decanted and the cake is decanted. * »· * # # #

Φ · 4. · s mikrosporami se resuspenduje v indukčním mediu. Indukční medium optimalizuje odezvu rostliny na indukci embryogeneze.4. with microspores resuspend in induction medium. The induction medium optimizes the plant's response to induction of embryogenesis.

Indukční medium může obsahovat jakékoliv medium pro kultivaci rostlin s obsahem vhodných makro- a mikrosolí pro podporu životaschopných mikrospor, ke kterým se přidal auxin. Příklady takových medií pro použití jako indukčního media, což v žádném případě není v úmyslu být omezující, jsou uvedeny v tabulce 1. Tyto media jsou založeny na FHG mediu, jak popsal Hunter (1987) a MS mediu, jak popsal Murashige a Skoog (1962). Tyto základní media se modifikovala pro použití u ječmene (MFHG) a pšenice (MMS4).The induction medium may comprise any plant culture medium containing suitable macro- and microsols to support viable microspores to which auxin has been added. Examples of such media for use as induction media, which is in no way intended to be limiting, are shown in Table 1. These media are based on FHG media as described by Hunter (1987) and MS media as described by Murashige and Skoog (1962). ). These basal media were modified for use in barley (MFHG) and wheat (MMS4).

Jeden možný auxin, který se může přidat do bazického media podle vynálezu je PAA (kyselina fenyloctová), která je účinná při zajištění indukční odezvy (Ziauddin a kol. 1990). V kompozici v tabulce 1, která je uvedena jako příklad a v žádném případě tato kompozice není míněna jako omezující, indukční medium obsahuje vysoké množství glutaminu, maltózyjako cukru a obsahuje PAA jako auxin.One possible auxin that can be added to the basic medium of the invention is PAA (phenylacetic acid), which is effective in providing an induction response (Ziauddin et al. 1990). In the composition of Table 1 exemplified and in no way intended to be limiting, the induction medium contains a high amount of glutamine, maltose as a sugar and contains PAA as an auxin.

• 0 » · · • · · ♦ · 0• 0 »· · · · · ·

0» * ♦ Μ • · · • * *4 · ·0 * · · · · 4 4

0 · *0 »0 ·0 · 0 · 0 ·

· • · 0 « * *0· • · 0 «* * 0

Φ »0000 »00

Tabulka 1: Složení živné půdy základní MFHG základní MMS4Table 1: Nutrient composition of MFHG base MMS4

Makrosoli Makrosoli KNOj KNOj 1900 1900 1900 1900 1900 1900 1400 1400 NH4NO3 NH4NO3 165 165 165 165 1650 1650 300 300 KHjPO4 KHjPO 4 170 170 170 170 170 170 170 170 MgSO47H,OMgSO 4 7H, O 370 370 370 370 370 370 370 370 CaCl,-2H,0 CaCl, -2H, O 440 440 440 440 440 440 440 440 FeSO4.7HjOFeSO 4 .7H2O - - - - 27.8 27.8 27.8 27.8 Mikrosoli j Mikrosoli j FeNayEDTA FeNayEDTA 40 40 40 40 37.3 37.3 37.3 37.3 MnSO4-5HjOMnSO 4 -5H 3 O 22.3 22.3 22.3 22.3 22.3 22.3 22.3 22.3 H3BOjH 3 BOj 6.2 6.2 6.2 6.2 6.3 6.3 6.3 6.3 ZnSO4-7H2OZnSO 4 -7H 2 O 8.6 8.6 8.6 8.6 8.6 8.6 8.6 8.6 CoCij-óHjO CoCl 3 -? H? O 0.025 0.025 0.025 0.025 0.025 0.025 0.025 0.025 CuSO4-5H2OCuSO 4 -5 H 2 O 0.025 0.025 0.025 0.025 0.025 0.025 0.025 0.025 NaMoO4-2H,ONaMoO 4 -2H, O 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 KI KI - - 0.83 0.83 0.83 0.83 Další komponenty Other components glutamin glutamine 730 730 750 750 146 146 975 975 inositol inositol 100 100 ALIGN! 100 100 ALIGN! 100 100 ALIGN! 300 300 thiamin thiamine 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 kyselina nikotinová nicotinic acid - - - - 0.5 0.5 0.5 0.5 pyroxidin pyroxidine - - - - 0.5 0.5 0.5 0.5 sacharóza sucrose - - - - 30.0 gm 30.0 gm - - maltóza maltose 62 gm 62 gm 62 gm 62 gm - - 90 gm 90 gm kyselina fenyloctová phenylacetic acid - - 10 10 - - 4 4 kyselina indoloctová indole acetic acid - - - - 1.0 1.0 - - BAP BAP 1.0 1.0 1.0 1.0 - - - - kinetin kinetin - - - - 1.0 1.0 0.5 0.5 AGP AGP - - 10 10 - - 10 10 agaróza agarose - - - - 8.0gm 8.0gm - - fytagel fytagel - - 3.0gm 3.0gm - - 3.0gm 3.0gm

• · • · · · • · .··. . : i .* ··· · · · · ··· ·· · ·· ·· ······• · · · · · · · · · · · · · . : i. * ··· · · · ··· ·············

Modifikované FHG medium (MFHG) lze použít pro indukci ječmenných izolovaných mikrospor, zatímco MMS4 lze použít pro pšenici. Jakmile embrya vykazují známky zelené barvy, ječmen i pšenice se obvykle regenerují v původním MS mediu, kromě případu kdy se sníží kinetin, například (ovšem bez omezení jen na tento případ) na asi 30 mg/l. Ve středním kroku diferenciace embryí před regenerací lze u ječmene a pšenice modifikovat vhodná indukční media snížením maltózy například (ovšem bez omezení jen na tento případ) na asi 30 mg/l, odstraněním auxinu, změnou koncentrace inozitolu například (ovšem bez omezení jen na tento případ) na asi 250 mg/l, přídavkem kaseinu například (ovšem bez omezení jen na tento případ) na koncentraci asi 1,0 mg/l a přídavkem prolinu například (ovšem bez omezení jen na tento případ) na koncentraci asi 690 mg/l.Modified FHG medium (MFHG) can be used to induce barley isolated microspores, while MMS4 can be used for wheat. Once embryos show signs of green, both barley and wheat are usually regenerated in the original MS medium, except when the kinetin is reduced, for example (but not limited to), to about 30 mg / l. In the intermediate step of embryo differentiation prior to regeneration, suitable induction media can be modified in barley and wheat by reducing maltose, for example (but not limited to), to about 30 mg / l, removing auxin, altering inositol concentration, for example (but not limited to) 250 mg / l, adding casein for example (but not limited to) to a concentration of about 1.0 mg / l and adding proline for example (but not limited to) to a concentration of about 690 mg / l.

Indukční media obsahují izotonickou kombinaci solí, amid, jako například (ovšem bez omezení jen na tento případ) glutamin v množství od asi 500 do asi 1000 mg/l, zdroj cukru, jako je maltóza, sacharóza, nebo melobióza, nebo další cukry (viz Hunter, 1988), v množství od asi 20 g/l do asi 100 g/l. Lze použít auxin v množství od asi 2 mg/l do asi 20 mg/l, výhodně od asi 2 mg/l do asi 10 mg/l. Jako auxin lze vybrat (ovšem bez omezení jen na tento případ) PAA (kyselina fenyloctová), NAA, pikloram (vysoce účinný herbicid), nebo 2,4-D. 2,4-D je silnější auxin a postačí použití nižšího množství. Příkladem takového množství PAA v indukčním mediu je od asi 4 mg/l do asi 5 mg/l. Pokud se použije 2,4-D, je optimální, pokud se po 1 až 4 hodinách odstraní a zamění za PAA za účelem získání vysoké četnosti tvorby embryí.The induction media comprises an isotonic combination of salts, an amide such as (but not limited to) glutamine in an amount of about 500 to about 1000 mg / l, a sugar source such as maltose, sucrose, or melobiose, or other sugars (see Hunter, 1988), in an amount of from about 20 g / l to about 100 g / l. Auxin may be used in an amount of from about 2 mg / L to about 20 mg / L, preferably from about 2 mg / L to about 10 mg / L. As auxin, PAA (phenylacetic acid), NAA, picloram (highly potent herbicide), or 2,4-D may be selected (but not limited to). 2,4-D is a stronger auxin and a lower amount is sufficient. An example of such an amount of PAA in the induction medium is from about 4 mg / L to about 5 mg / L. When 2,4-D is used, it is optimal to remove and replace with PAA after 1-4 hours to obtain a high embryo formation rate.

Mikrospory se na počátku inkubují v indukčním mediu takové v hustotě, která zajišťuje přiměřené dělení mikrospor. Jako příklad lze uvést, což v žádném případě není v úmyslu být omezující, inkubace koláče obsahujícího asi 500 000 ječmenných mikrospor, na sterilním a promytém filtračním papíře. Jako další příklad je 100 000 pšeničných mikrospor se směsnou kulturou se semeníky na sterilním a promytém filtračním papíře.The microspores are initially incubated in an induction medium at a density that provides adequate separation of the microspores. By way of example, and not by way of limitation, incubation of a cake containing about 500,000 barley microspores on sterile and washed filter paper. As another example, 100,000 mixed-crop wheat microspores with seedlings on sterile and washed filter paper.

Pro vylepšení odezvy mikrospor v indukční medium, lze k indukčnímu mediu přidat arabinogalaktanový protein, zde uváděný jako AGP, nebo podobné glykoproteiny s bočními uhlovodíkovými řetězci s vysokým obsahem galaktózy, které jsou bohaté na hydroxyprolin (GaRGP), kde tento přídavek zlepší reakci mikrospor, například těch mikrospor, které jsou izolovány z obilnin, jako je pšenice nebo ječmen. Přítomnost AGP nebo GaRGP v indukčním mediu zlepšuje životaschopnost mikro• 4 spor v kultuře, jak za přítomnosti tak i nepřítomnosti semeníků ve směsné kultuře. AGP nebo GaRGP mohou být k indukčnímu mediu přidány v množství od asi 1 mg/l do asi 100 mg/l indukčního media a výhodně v rozmezí od asi 10 mg/l do asi 25 mg/l. V přítomnosti AGP nebo GaRGP je optimální inkubační perioda pro indukci od asi 10 do asi 14 dnů.To enhance the response of microspores in the induction medium, an arabinogalactan protein, referred to herein as AGP, or similar high-galactose-rich hydrocarbon side chain glycoproteins that are rich in hydroxyproline (GaRGP) may be added to the induction medium, which addition improves the microspore reaction. those microspores that are isolated from cereals, such as wheat or barley. The presence of AGP or GaRGP in the induction medium improves the viability of the micro-spores in culture, both in the presence and absence of testes in the mixed culture. The AGP or GaRGP may be added to the induction medium in an amount of from about 1 mg / L to about 100 mg / L of the induction medium, and preferably in the range of about 10 mg / L to about 25 mg / L. In the presence of AGP or GaRGP, the incubation period is optimal for induction from about 10 to about 14 days.

pH indukčního media se nastaví v rozmezí od asi 5,6 do 6,0, výhodně asi 5,8. Indukční medium lze případně ztužit přídavkem asi 3 g/l ztužovacího činidla, jako je Phytagel™ nebo Gelrite™, k základnímu kapalnému mediu. Pokud se použije Gelrite™, je zapotřebí vyšších hladin antibiotik nebo herbicidů pro dosažení efektivní selekce v porovnání s Phytagel™-em.The pH of the induction medium is adjusted in the range of about 5.6 to 6.0, preferably about 5.8. Optionally, the induction medium can be solidified by adding about 3 g / L of a solidifying agent, such as Phytagel ™ or Gelrite ™, to the base liquid medium. When Gelrite ™ is used, higher levels of antibiotics or herbicides are required to achieve effective selection compared to Phytagel ™.

Například, což nemá v žádném případě být považováno za omezující, se umístí sterilizovaný filtrační papír Whatman #2 na vakuovanou plochu vakuové filtrační baňky. Výhodně se podložka přečistí kapalným mediem, jako je FHG medium, které může, ale také nemusí obsahovat auxin, vodný roztok cukerného alkoholu (asi 0,2 mol/l do asi 0,5 mol/l, výhodně asi 0,3 mol/l), nebo sterilní destilovanou vodu (asi od 10 do 20 ml). Při nízkém vakuu se na podložku pipetuje po kapkách asi 1 ml do asi 2 ml media s mikrosporami, které může, ale také nemusí obsahovat auxin.For example, and in no way to be considered limiting, a sterilized Whatman # 2 filter paper is placed on the vacuum area of the vacuum filter flask. Preferably, the support is purified with a liquid medium such as FHG medium, which may or may not contain auxin, an aqueous sugar alcohol solution (about 0.2 mol / l to about 0.5 mol / l, preferably about 0.3 mol / l) ), or sterile distilled water (about 10 to 20 ml). At low vacuum, about 1 ml is pipetted onto the support dropwise into about 2 ml of microspore medium, which may or may not contain auxin.

Celkem se může na každou podložku dát asi od 500 000 do asi 600 000 embryí z ječmenných mikrospor. Pro pšeničné mikrospory je optimální nižší hustota embryí, a to od asi 50 000 do asi 200 000 mikrospor na podložku. Odborník může lehce určit optimální hustotu mikrospor pro danou odrůdu obilniny pro jednotlivou podložku. Podložka musí obsahovat vhodnou velikost pórů pro možnost průchodu kapaliny, přičemž embrya mikrospor zůstanou na povrchu podložky.In total, from about 500,000 to about 600,000 barley microspore embryos can be placed on each support. For wheat microspores, the optimum lower embryo density is from about 50,000 to about 200,000 microspores per support. One skilled in the art can readily determine the optimum microspore density for a given cereal variety for a single substrate. The pad must contain a suitable pore size to allow the passage of liquid, leaving microspore embryos on the pad surface.

V tomto stádiu je u pšenice výhodné do indukčního media přidat směsnou kulturu semeníků. Pokud jsou semeníky umístěny mezi mikrosporami v indukčním mediu, vývoj embryí se zlepší. Semeníky se mohou izolovat z klasů, když jsou mikrospory v jednojaderném stadiu a pokud jsou uschovány v chladu na vlhkém filtračním papíře, dokud se nepoužijí ve směsné kultuře s izolovanými mikrosporami. Může se použít od asi 4 do asi 20 semeníků na misku. V přítomnosti AGP jsou 4 až 6 semeníků dostatečných pro dobrou odezvu mikrospor. Semeníky se umístí mezi mikrospory.At this stage, it is preferred to add a mixed testicle culture to the induction medium in wheat. If the testicles are located between the microspores in the induction medium, embryo development will improve. The seedlings can be isolated from the ears when the microspores are in the mononuclear stage and if they are stored in a cool filter paper until they are used in a mixed culture with isolated microspores. From about 4 to about 20 seedlings per dish may be used. In the presence of AGP, 4 to 6 testicles are sufficient for good microspore response. The seedlings are placed between the microspores.

Podložka s mikrosporami, a případně se semeníky pšenice na povrchu, se přenese do misek, které obsahují ztužené regenerační medium, jako je modifikované medium FHG (MFHG) (pro ječmen) nebo medium MS (MMS4) (pro pšenici) popsané • · • 9The microspore pad, and optionally the wheat seedling on the surface, is transferred to trays containing a hardened regeneration medium such as modified FHG (MFHG) (for barley) or MS (MMS4) (for wheat) media described.

9 · · 9 9 · · 9 9 · ί ϊ . J i .**· · I ί ·* • · · · · · · · · · • 9 9 99 ·· 999999 v tabulce 1, ke kterému se přidaly komponenty regeneračního media. Misky se utěsní plynopropustnou folií, např. Parafilm™. Více než dvě vrstvy Parafilmu by mohly způsobit selhání odezvy kultury, pravděpodobně v důsledku nedostatečné výměny plynů. Eventuelně se může malá zavřená miska spolu s malou otevřenou miskou, která obsahuje kapky destilované vody, překrýt větší miskou. V tomto provedení se utěsní pouze velká vnější miska.9 · · 9 9 · · 9 9 · ί ϊ. J 9 9 99 99 999999 in Table 1 to which regeneration medium components have been added. The dishes are sealed with a gas-permeable foil such as Parafilm ™. More than two layers of Parafilm could cause culture response failure, probably due to insufficient gas exchange. Alternatively, the small, closed dish together with the small, open dish containing the drops of distilled water may be overlaid with a larger dish. In this embodiment, only the large outer bowl is sealed.

Pro indukci embryí se utěsněné misky umístí do temna při teplotách od asi 22 °C do asi 30 °C, výhodně asi 26 °C pro ječmen a asi 28 °C pro pšenici, na dobu asi 2 až asi 5 týdnů. Pokud vyschne podložka z filtračního papíru, je možné do misek přidat kapky kapalného indukčního media.To induce embryos, sealed dishes are placed in the dark at temperatures from about 22 ° C to about 30 ° C, preferably about 26 ° C for barley and about 28 ° C for wheat, for about 2 to about 5 weeks. If the filter paper mat dries, droplets of liquid induction medium can be added to the trays.

Mikrospory se umístí na ztužené indukční medium a embrya se nechají vyrůst na velikost od asi 1 do asi 2 mm což může trvat až čtyři týdny. Menší embryonální struktury mohou zůstat na misce s indukčním mediem a na misku se přidají jedna nebo dvě kapky čerstvě připraveného indukčního media. Tyto struktury lze poté, co dosáhnou vhodnou velikost, přemístit. Ječmenné mikrospory se mohou eventuelně kultivovat buď v kapalném nebo agarózou ztuženém FHG (MFGH) mediu nebo, u pšenice, v MS (MMS4) kapalném nebo ztuženém mediu.The microspores are placed on the hardened induction medium and the embryos are allowed to grow to a size of about 1 to about 2 mm, which may take up to four weeks. Smaller embryonic structures may remain on the induction medium dish and one or two drops of freshly prepared induction medium are added to the dish. These structures can be displaced once they have reached the appropriate size. The barley microspores may optionally be cultured in either liquid or agarose-hardened FHG (MFGH) medium or, in wheat, in MS (MMS4) liquid or hardened medium.

DiferenciaceDifferentiation

Jakmile embrya dosáhnou velikosti asi 1 mm až asi 2 mm, přenesou se z indukčního media do diferenciačního media na dobu jednoho nebo dvou týdnů, dokud se nevyvinou výhonky a kořínky. Diferenciační medium obsahuje izotonické soli a může obsahovat sacharózu v množství až 50 g/l. Jedno možné diferenciační medium je popsáno v tabulce 1 a sestává z MMS4 media, které navíc obsahuje asi 30 g maltózy, asi 250 mg inozitolu, asi 1000 mg kaseinu a asi 690 mg prolinu, vedle původního MS media, které obsahuje thiamin, pyridoxin, kyselinu nikotinovou a BAP. V diferenciačním mediu není přítomen auxin. Diferenciační medium se nastaví na pH od asi 5,6 do asi 6,0, výhodně asi 5,8. Medium se poté ztuží přídavkem ztužujícího činidla, jako je Phytagel™ nebo Gelrite™, v množstvích 3 g/l.Once the embryos reach a size of about 1 mm to about 2 mm, they are transferred from the induction medium to the differentiation medium for one or two weeks until shoots and roots develop. The differentiating medium contains isotonic salts and may contain sucrose up to 50 g / l. One possible differentiation medium is described in Table 1 and consists of MMS4 medium which additionally contains about 30 g maltose, about 250 mg inositol, about 1000 mg casein and about 690 mg proline, in addition to the original MS medium containing thiamine, pyridoxine, acid nicotinic and BAP. No auxin is present in the differentiation medium. The differentiation medium is adjusted to a pH of from about 5.6 to about 6.0, preferably about 5.8. The medium is then solidified by the addition of a reinforcing agent such as Phytagel ™ or Gelrite ™ in amounts of 3 g / L.

Ztužené FHG medium bez auxinu lze také použít jako diferenciační medium. Originální MS medium se v důsledku nízkého obsahu glutaminu nejvýhodněji použije v kultuře jako diferenciační medium při použití selekce s rezistencí na Basta herbicid, což je pro diferenciaci výhodné, neboť vysoké hladiny glutaminu snižují efektivnost selekce.Reinforced auxin-free FHG medium can also be used as differentiation medium. Due to the low glutamine content, the original MS medium is most preferably used in culture as a differentiation medium using Basta herbicide-resistant selection, which is advantageous for differentiation because high glutamine levels reduce the efficiency of the selection.

• · ··· · • · ·· ·· • 0 0 · • · · «00 9 0 · • · · ·0 0 0 00 9 0 00 9 0

9 · · 0···10 · · 0 ···

RegeneraceRegeneration

Diferenciované embrya se přemístí z diferenciačního media do regeneračního media za účelem regenerace zelených zdvojených haploidních rostlin.The differentiated embryos are transferred from the differentiation medium to the regeneration medium to regenerate the green doubled haploid plants.

Diferenciované embrya se umístí do Gelritem ztuženého diferenciačního media, jako je MS medium modifikované tak, jak je ukázané v tabulce 1.The differentiated embryos are placed in a Gelrite-reinforced differentiation medium, such as an MS medium modified as shown in Table 1.

Jakmile se objeví výhonky, embrya se případně přemístí do regeneračního media založeného na MS mediu, jak je ukázáno v tabulce 1. Embrya se nechají v temnu po dobu asi 3 až asi 4 dnů a poté se nechají při mírném světle po dobu asi 8 hodin/den při teplotě od asi 20 °C do asi 25 °C, výhodně asi 22 °C. Malé rostlinky (vysoké asi 3 cm až asi 4 cm) se přemístí do větších nádobek nebo kádinek s obsahem MS regeneračního media bez obsahu hormonů, aby rostlinky smohli růst. Jakmile má rostlinka asi 3 až 4 listy, umístí se na silné světlo a kondicionují se asi 2 až 5 dní. Po asi 2 až 5 dnech se malé rostlinky přemístí do půdy nebo do květináčů s růstovým mediem.Once the shoots appear, the embryos are optionally transferred to a MS medium-based regeneration medium as shown in Table 1. Embryos are left in the dark for about 3 to about 4 days and then left in moderate light for about 8 hours. day at a temperature of from about 20 ° C to about 25 ° C, preferably about 22 ° C. Small plants (about 3 cm to about 4 cm high) are transferred to larger containers or beakers containing a hormone-free MS regeneration medium to grow the plants. Once the plant has about 3 to 4 leaves, it is placed in strong light and conditioned for about 2 to 5 days. After about 2 to 5 days, the small plants are transferred to soil or pots with growth medium.

TransformaceTransformation

Transformaci rostlin genem našeho zájmu lze dokončit za použití zde popsaného způsobu tak, že se do mikrospor po předúpravě zavede transgen. Protože předúprava posunuje mikrospory do stadia buněčného cyklu před jaderným dělením, přídavek transgenu v tomto stadiu umožní další duplikaci a dělení transgenu, takže vede ke zdvojeným haploidním rostlinám, které jsou vzhledem k transgenu homozygotní. Pro testování transformace je vhodný jakýkoliv detekovatelný markér připojený k transgenu, například gen s herbicidní rezistencí, jako je Bar (Jáhne a kol. 1994; Yao a kol. 1997) nebo lze použít gen s antibiotickou rezistencí. Eventuelně lze použít viditelný markér, jako je zelený fluorescenční protein (GFP) (Carlson 1998).Transformation of the plants with the gene of interest can be completed using the method described herein by introducing a transgene into the microspores after pretreatment. Since pretreatment shifts microspores to the cell cycle stage prior to nuclear division, the addition of the transgene at this stage allows for further duplication and division of the transgene, resulting in doubled haploid plants that are homozygous for the transgene. Any detectable marker attached to the transgene, such as a herbicide resistance gene such as Bar (Jahne et al. 1994; Yao et al. 1997) or an antibiotic resistance gene, may be suitable for transformation testing. Alternatively, a visible marker such as green fluorescent protein (GFP) can be used (Carlson 1998).

Transformace mikrospor lze provádět za použití zavedených způsobů, mezi které patří bombardování částicemi (e.g. Jáhne a kol., 1994; Yao a kol. 1997; Carlson 1998; Yao a Kasha 1998; přičemž jsou zde všechny uvedené odkazem) nebo transformace Agrobacteriem (např. WO 96/29419; nebo EP 0 737 738, které jsou zde uvedeny pomocí odkazu). Pro transformaci se výhodně používají předupravené, čerstvě izolované mikrospory. Za použití těchto popsaných způsobů se pozorovala zvýšená četnost transformace. Za použití zde popsaného procesu předúpravy, kdy se kombinoval chlad a cukerný alkohol, se mikrospory udržují na jednonukleární fázi G1, čímž je umožněno vytvářet homozygotní transgenní rostliny.Microspore transformations can be performed using established methods, including particle bombardment (eg Jahne et al., 1994; Yao et al. 1997; Carlson 1998; Yao and Kasha 1998; all of which are incorporated herein by reference) or Agrobacterium transformation (e.g. Or EP 0 737 738, which are incorporated herein by reference). Pre-treated, freshly isolated microspores are preferably used for transformation. An increased frequency of transformation was observed using these described methods. Using the pre-treatment process described herein, combining cold and sugar alcohol, the microspores are maintained on the mononuclear phase of G1, thereby allowing homozygous transgenic plants to be formed.

·· φφφφ ·· Φ· ·· ·φ • · · Φ Φ 0 · φ φ φ 0 .··· ·; : .·· · · Φ · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · :. ·

ΦΦ0 ΦΦ00 Φ 0 00 0 0 0 0

ΦΦ Φ ΦΦ ΦΦ ΦΦΦΦΦΦΦΦΦΦΦΦ Φ ΦΦ ΦΦ ΦΦΦΦΦΦ

Termínem „gen našeho zájmu“ se míní jakýkoliv gen, který se má přepsat do hostitelského organismu. Mezi takové geny našeho zájmu patří, ale nejsou omezeny na gen, jehož produkt má vliv na růst nebo plodnost rostliny, například regulátor rostlinného růstu, jako je auxin nebo cytokinin a jejich analogy, nebo genem našeho zájmu může být geny s herbicidní nebo pesticidní resistencí, které jsou v oboru dobře známy. Mezi geny našeho zájmu může také patřit gen, který kóduje farmaceuticky aktivní protein, například růstové faktory, růstové regulátory, protilátky, antigeny, jejich deriváty užitečné při imunizaci nebo vakcinaci a podobně. Příklady takových proteinů zahrnují, ale nejsou omezeny na interleukiny, insulin, G-CSF, GM-CSF, hPG-CSF, M-CSF nebo jejich kombinace, interferony, například interferon-α, interferon-β, interferon-τ, faktory srážení krve, například Faktor Vlil, Faktor IX, nebo tPA nebo jejich kombinace. Gen našeho zájmu může také kódovat průmyslově vyráběný enzym, proteinový doplněk stravy, výživnou látku, nebo doplňkový produkt do krmivá, potravin, nebo jak pro použití do krmivá i do potravin. Příklady takových proteinů zahrnují, ale nejsou omezeny na proteázy, oxidázy, fytázy, chitinázy, invertázy, lipázy, celulázy, xylanázy, enzymy zapojené do biosyntézy olejů atd.By the term "gene of our interest" is meant any gene to be transcribed into the host organism. Such genes of interest include, but are not limited to, a gene whose product has an effect on plant growth or fertility, for example, a plant growth regulator such as auxin or cytokinin and analogs thereof, or a gene of interest may be herbicidal or pesticidal resistance genes, which are well known in the art. Genes of interest may also include a gene that encodes a pharmaceutically active protein, for example, growth factors, growth regulators, antibodies, antigens, derivatives thereof useful in immunization or vaccination, and the like. Examples of such proteins include, but are not limited to, interleukins, insulin, G-CSF, GM-CSF, hPG-CSF, M-CSF or combinations thereof, interferons such as interferon-α, interferon-β, interferon-τ, blood clotting factors , for example Factor VIII, Factor IX, or tPA or combinations thereof. The gene of interest may also encode an industrially produced enzyme, protein dietary supplement, nutritional substance, or feed additive for food, food, or both for feed and food use. Examples of such proteins include, but are not limited to, proteases, oxidases, phytases, chitinases, invertases, lipases, cellulases, xylanases, enzymes involved in oil biosynthesis, etc.

Způsoby regenerace celých rostlin z embryí jsou v oboru také dobře známy. Obecně se transformované mikrospory kultivují ve vhodném mediu, jak je zde popsáno, které může obsahovat selektivní prostředky, jako jsou antibiotika, kde se použijí selektivní markéry pro ulehčení identifikace transformovaných mikrospor, které tvoří transgenní embrya. Z transgenních embryí poté vyrostou transgenní rostliny.Methods for regenerating whole plants from embryos are also well known in the art. Generally, the transformed microspores are cultured in a suitable medium as described herein, which may contain selective means, such as antibiotics, where selective markers are used to facilitate identification of the transformed microspores that form transgenic embryos. The transgenic embryos then grow into transgenic plants.

Výše uvedený popis nemá v žádném případě za cíl omezovat nárokovaný vynález, navíc zde probírané kombinace charakteristik vůbec nemusí být nezbytné pro vynálezecké řešení.The foregoing description is in no way intended to limit the claimed invention, moreover, the combination of characteristics discussed herein may not be necessary for the inventive solution at all.

Přehled obrázků na výkresechBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Tyto a další znaky vynálezu se lépe ozřejmí pomocí následujících popisů k přiloženým obrázkům, kde:These and other features of the invention will be better understood by reference to the accompanying drawings, in which:

Obr. 1 je schéma pracovního postupu reprezentující způsob podle jednoho provedení vynálezu.Giant. 1 is a workflow diagram representing a method according to an embodiment of the invention.

Obr. 2 ilustruje vývojové stádia jednojaderné mikrospory pro zjišťování stádia vývoje souboru rostlinných segmentů. Na spodních obrázcích jsou DAPI-mořené • to «· ·· ·· ·· · · · · · ♦ ♦ to · : ; .· .: : .··..; : ,* ··· · · · to ··· • to · ·· ·· ·· ···· mikrospory ve středně pokročilém nebo pozdním jednojaderném stádiu, kdy se materiál sbírá tak, jak je zde popsáno.Giant. 2 illustrates the developmental stages of mononuclear microspores for determining the stage of development of a set of plant segments. In the pictures below are DAPI-stained to:; . ·.::. ·· ..; Microspores in the intermediate or late mononuclear stage where the material is collected as described herein.

Obr. 3 ukazuje izolaci a výsev mikrospor. Obr. 3(a) ukazuje filtraci mikrospor přes plátěnko. Obr. 3(b) ukazuje peletu z mikrospor v kyvetě po centrifugaci.Giant. 3 shows the isolation and sowing of microspores. Giant. 3 (a) shows microspore filtration through a canvas. Giant. 3 (b) shows the microspore pellet in a cuvette after centrifugation.

Obr. 3(c) ukazuje umístění mikrospor na filtračním papíře po vakuové filtraci.Giant. 3 (c) shows the placement of microspores on filter paper after vacuum filtration.

Obr. 4 ilustruje vývoj embryí ječmenných mikrospor c.v. Igri. na filtračním papíře za nepřítomnosti AGP. Obr. 4(a) ukazuje embrya při stáří 3 týdny po zavedení kultur na filtrační papír. Obr. 4(b) ukazuje embrya při stáří 5 týdnů po zavedení kultur na filtrační papír.Giant. 4 illustrates the development of barley microspore embryos c.v. Igri. on filter paper in the absence of AGP. Giant. 4 (a) shows embryos at 3 weeks post-cultures on filter paper. Giant. 4 (b) shows embryos at the age of 5 weeks after introduction of the cultures onto filter paper.

Obr. 5 ukazuje vývoj embryí pšenice a ječmene. Obr. 5(a) ukazuje vývoj embryí pšenice c.v. Bob White při stáří 4 týdny s (misky na levé straně) a bez (misky na pravé straně) směsné kultury se semeníky, a dále v přítomnosti (horní misky;Giant. 5 shows the development of wheat and barley embryos. Giant. 5 (a) shows the development of wheat embryos c.v. Bob White at 4 weeks of age with (bowls on the left) and without (bowls on the right) mixed culture with testes, and further in the presence (upper bowls;

mg/l) a bez přítomnosti (spodní misky) AGP. Obr. 5(b) ukazuje vývoj embrya ječmene v přítomnosti 10 mg/l AGP (miska na levé straně) a za nepřítomnosti AGP (miska na pravé straně).mg / l) and in the absence (bottom plate) of AGP. Giant. 5 (b) shows the development of a barley embryo in the presence of 10 mg / l AGP (left side dish) and in the absence of AGP (right side dish).

Obr. 6 ilustruje správný vývoj embrya pšenice po 4 týdnech v kultuře s AGP a směsnou kulturou se semeníky. Obr. 6(a) ukazuje vývoj embrya pšenice v kultuře.Giant. 6 illustrates the proper development of a wheat embryo after 4 weeks in AGP and testicular mixed culture. Giant. 6 (a) shows the development of wheat embryo in culture.

Obr. 6(b) ukazuje izolované embrya.Giant. 6 (b) shows isolated embryos.

Dále jsou uvedeny příklady, které popisují jednotlivá provedení vynálezu. Příklady nejsou sestaveny tak, aby vynález omezovaly, ale spíše jsou v příkladných provedeních uvedeny takové modifikace, se kterými se může odborník nejvíce dostat do styku.The following are examples which describe particular embodiments of the invention. The examples are not to be construed as limiting the invention, but rather, in the exemplary embodiments, those modifications are presented that the person skilled in the art is most familiar with.

Příklady provedení vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Příklad 1Example 1

Následující postup se použije pro izolaci mikrospor z kaše, kterou obdržíme mícháním nebo zpracováním rostlinných segmentů ve vířivé komoře. Kaše se filtruje přes plátýnko nebo přes hrubou nylonovou membránu (obr. 3A). Filtrát se shromažďuje a může se znovu přefiltrovat přes nylonovou síť, která má např. velikost 100 μιτι, do centrifugační kyvety. Centrifugační kyveta se poté centrifuguje při přiměřených podmínkách pro tvorbu koláče z mikrospor (obr. 3B), například, což nemá • · · · · · ·· ·· 44 44The following procedure is used to isolate the microspores from the slurry obtained by mixing or processing the plant segments in a vortex chamber. Filter the slurry through a canvas or coarse nylon membrane (Fig. 3A). The filtrate is collected and can be filtered again through a nylon mesh, such as 100 µιτι, into a centrifuge tube. The centrifuge cuvette is then centrifuged under appropriate conditions for the formation of the cake from the microspores (Fig. 3B), for example, which does not have the same properties.

4 4 4 4 4 4 4 4 4 94 4 4 4 4 4 4 4 4 9

4 4 4 4 44 4 4 ·4 4 4 4 44 ·

4 4 4 9 4 4 4 4 4 4 44 4 4 9 4 4

4 4 4 4 4 4 4 4 4 v žádném případě za cíl omezovat tento vynález, při 900 ot./min. po dobu 5 min. Asi 0,15 ml koláče může vyprodukovat přibližně 500 000 mikrospor ječmene. Koláč z mikrospor se resuspenduje ve studeném vodném roztoku mannitolu (asi 0,2 mol/l do asi 0,5 mol/l, výhodně 0,3 mol/l mannitolu) a promývá se, dokud nemá supernatant zelený odstín. Například je možné pro tento účel provést 2-3 promytí. Koláč se poté převede do suspenze do indukčního media a filtruje se po kapkách přes filtrační papír za použití vakuové filtrace (obr. 3C).4 4 4 4 4 4 4 4 4 in no way intended to limit the invention at 900 rpm. for 5 min. About 0.15 ml of cake can produce approximately 500,000 microspores of barley. The microspore cake is resuspended in a cold aqueous mannitol solution (about 0.2 mol / l to about 0.5 mol / l, preferably 0.3 mol / l mannitol) and washed until the supernatant has a green shade. For example, 2-3 washes can be performed for this purpose. The cake is then suspended in the induction medium and filtered dropwise through filter paper using vacuum filtration (Fig. 3C).

Příklad 2Example 2

Provedla se embryogeneze pro třicet různých genotypů ječmene podle postupu popsaném v tomto vynálezu. Obvykle se vyprodukovalo mezi 10 000 až 15 000 embryi na misku. Tabulka 2 ilustruje některé údaje o embryích v závislosti na zprůměrování ze tří replikací (misek). Nepočítaly se hodnoty u všech třiceti genotypů. Přesto se odezva každého genotypu posoudila na základě vzhledu misek po dvou týdnech a opět po 4 až 5 týdnech. Odebraly se náhodné vzorky 500 embryí ze zkoumaných misek a umístily se na regenerační medium, aby se zjistila schopnost regenerace embryí. Jak je vidět v tabulce 2, počet regenerátů se pohyboval od 36 do 97 %. Obr. 4 ilustruje vývoj ječmenného embrya c.v. Igri při stáří 3 týdny (obr. 4(a)) a 5 týdnů (obr. 4(b)) na filtračním papíře umístěném na ztuženém indukčním mediu.Embryogenesis was performed for thirty different barley genotypes according to the procedure described herein. Usually between 10,000 to 15,000 embryos per dish were produced. Table 2 illustrates some embryo data depending on averaging of the three replicates (plates). Values for all thirty genotypes were not counted. However, the response of each genotype was assessed based on the appearance of the plates after two weeks and again after 4-5 weeks. Random samples of 500 embryos were collected from the pans and placed on regeneration medium to determine embryo recovery ability. As shown in Table 2, the number of regenerates ranged from 36 to 97%. Giant. 4 illustrates the development of barley embryo c.v. Igri at 3 weeks of age (Fig. 4 (a)) and 5 weeks (Fig. 4 (b)) on filter paper placed on the hardened induction medium.

• » ··«·• »··« ·

Tabulka 2: Indukce a regenerace embryí po předúpravě různých genotypů ječmene • · * ··«· » · · · • · · · · ·· · · · ··· · · · · ··· • · · · ♦ · · ······Table 2: Induction and regeneration of embryos after pretreatment of various barley genotypes. · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ······

Genotyp Genotype Před úprava Before editing Embroidy* Embroids * % regenerovaných embroidů % of regenerated embroidery Igri Igri 28d v chladnu, 28d in cold, 13136 13136 85% 85% 4 d 0.3M. man. 4’C 4 d 0.3M. Man. 4’C 12380 12380 97% 97% 4d 0.3Mman. 25‘C 4d 0.3Mman. 25‘C 13504 13504 88% 88% GBC 782 GBC 782 3d 0.3M man. 4‘C 3d 0.3M man. 4‘C 14496 14496 n.a. on. GBC 783 GBC 783 3d 0.3M man. 4‘C 3d 0.3M man. 4‘C 11360 11360 n.a. on. Harrington Harrington 3d 0.3M man. 4’C 3d 0.3M man. 4’C 5533 5533 36% 36% Lina Lina 21d v chladnu, 21d in cold, 15377 15377 77% 77% 7d 0.3M man 4‘C 7d 0.2M man 4‘C 8921 8921 81% 81% Oxbow Oxbow 21 d 0.3M man. 4‘C 21 d 0.3M man. 4‘C 10810 10810 58% 58% Manley Manley 4d 0.3M man. 4‘C 4d 0.3M man. 4‘C 11360 11360 74% 74% GBC 777 GBC 777 4d 0.3M man. 4‘C 4d 0.3M man. 4‘C 14133 14133 89% 89% GBC 778 GBC 778 4d 0.3M man. 4’C 4d 0.3M man. 4’C 7667 7667 84% 84%

28d = 28 dní v chladnu; 0,3M man. 4 °C = 0,3 mol/I mannitol o teplotě 4 °C; n.a. = odrůda nebyla analyzována *Počet embryí se průměruje ze tří misek, zatímco % regenerace je založena na výhoncích vytvořených na 500 embryích na misku.28d = 28 days in cold; 0,3M man. 4 ° C = 0.3 mol / L mannitol at 4 ° C; on. = variety not analyzed * The number of embryos is averaged from three dishes, while% regeneration is based on shoots produced on 500 embryos per dish.

Ječmenné genotypy Igri, GBC777 a GBC778 jsou zimní habity, zatímco zbytek genotypů v tabulce 2 jsou jarní habity. Harrington, Manley a Oxbow jsou v dnešní době hlavní pěstované dvouřádkové sladovnické ječmeny v Kanadě. Igri a Lina jsou evropského původu. Linie GBC 777 a 778 jsou šestiřádkové ječmeny.The barley genotypes Igri, GBC777 and GBC778 are winter habits, while the rest of the genotypes in Table 2 are spring habits. Harrington, Manley and Oxbow are nowadays the main cultivated two-row malting barley in Canada. Igri and Lina are of European origin. The lines GBC 777 and 778 are six-row barley.

Porovnávaly se tři různé způsoby předúpravy na genotypu Igri a nepozorovaly se žádné zjevné rozdíly mezi indukcí a regenerací embryí (tabulka 2). Kultura mikrospor Lina obvykle reaguje dobře na předúpravu mannitoíem, ale kombinace chladu s mannitoíem po dobu 7 dnů vyvolala v této studii pouze slabou odezvu. Proto se tvorba embryí pro odrůdu Lina spočítala pro předúpravu při chladu po dobu 21 dnů, kdy reakce byla pro odrůdu Lina více typická (tabulka 2). Odezva na regeneraci u »9 ·**· «9 ·· 99 99Three different pretreatments on the Igri genotype were compared and no apparent differences between embryo induction and regeneration were observed (Table 2). Lina microspore culture usually responds well to mannitol pretreatment, but the combination of cold with mannitol for 7 days produced only a weak response in this study. Therefore, embryo formation for the Lina variety was calculated for cold pre-treatment for 21 days, when the reaction was more typical of the Lina variety (Table 2). Response to regeneration at »9 · ** ·« 9 ·· 99 99

9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 j í .· · j ί »**· ♦ í ; ♦*9 9 9 9 9 9 9 9 9 9. · · ** · · · ·;; ♦ *

9 9 9 9 9 9 9 9 9 * 99 <· ·· 9999 obou způsobů předúpravy byla u odrůdy Lina podobná. Četnost fertilních zdvojených haploidů v potomstvu odrůdy Lina po dvou předúpravách nebyla rozdílná, konkrétně 79% pro kombinovanou 7-mi denní předúpravu a 83% po předúpravě při 21 dnech v chladu.9 9 9 9 9 9 9 9 9 * 99 <· ·· 9999 both pre-treatments were similar for Lina. The frequency of fertile doubled haploids in the offspring of Lina after two pretreatments was not different, namely 79% for the combined 7-day pretreatment and 83% after the pretreatment at 21 days in the cold.

Odezva u odrůdy Harrington byla také nízká jak u tvorby embryí, tak i u celkové procentuální regenerace, ale potom se zlepšila. Odezva odrůdy Oxbow ukázala, že při kratší době předúpravy vykazuje dobrou odezvu, ale z indukovaných struktur se převážně stal kalus. Přesto pokud se aplikuje delší předůprava, jak je ukázáno v tabulce 2, odezva je převážně embryogenní a dostáváme přijatelný poměr celkové regenerace. Tato odezva je pro Oxbow typická, je pravděpodobně způsobena vyšším obsahem endogenního auxinu.Harrington's response was also low for both embryo formation and overall percent recovery, but then improved. Oxbow's response showed that it had a good response at shorter pre-treatment times, but the induced structures had largely become callus. However, if a longer pretreatment is applied, as shown in Table 2, the response is predominantly embryogenic and an acceptable overall recovery rate is obtained. This response is typical of Oxbow, probably due to a higher endogenous auxin content.

U genotypu šestiřádkového zimního habitu GBC777 je neobvyklé, že by produkoval pouze asi 5 % zelených rostlin a zbytek byly albíny. I při tak nízké četnosti by bylo možné obdržet asi 500 zelených rostlin na misku, pokud by se všechny embrya regenerovaly. I když by tato procedura byla pracná, bylo by možné přenést všechna embrya do suspenze kultury v regeneračním mediu a za mírného osvětlení regenerovat zelené klíčící embrya.The genotype of the 6-line winter habit GBC777 is unusual for producing only about 5% of the green plants and the rest being albino. Even at such a low frequency, it would be possible to receive about 500 green plants per dish if all the embryos were regenerated. Although this procedure would be laborious, it would be possible to transfer all embryos to the culture suspension in the regeneration medium and regenerate the green germinating embryos under slight illumination.

Embryogeneze se vizuelně vyhodnocovala u ječmenných zimních genotypů:Embryogenesis was visually evaluated in barley winter genotypes:

OAC Elmira, GBC776, GBC779, GBC780 a GBC781, a u jarních genotypů, Trinity, Cooper, Golden Promise, Disa, Morex, Excel, Elrose, Bruče, Rodeo, H936 a Sabarilis. Účinné embryogeneze se dosáhlo předůpravou za chladu s mannitolem po dobu 3 až 4 dny v 0,3 mol/l mannitolu při 4 °C u těchto genotypů. Při těchto podmínkách se u responzivních genotypů naměřilo asi 2 000 rostlinek na 105 mikrospor, nebo asi 200 rostlinek na klas.OAC Elmira, GBC776, GBC779, GBC780 and GBC781, and in spring genotypes, Trinity, Cooper, Golden Promise, Disa, Morex, Excel, Elrose, Bruce, Rodeo, H936 and Sabarilis. Effective embryogenesis was achieved by cold pretreatment with mannitol for 3-4 days in 0.3 mol / l mannitol at 4 ° C for these genotypes. Under these conditions, about 2,000 plants per 10 5 microspores were measured for responsive genotypes, or about 200 plants per ear.

Způsob embryogeneze mikrospor podle vynálezu, je pro ječmen efektivní v široké škále genotypů. U výše uvedených genotypů ječmene vedla produkce struktur embryí k vysokému procentu iniciace regenerace.The microspore embryogenesis method of the invention is effective for barley in a wide variety of genotypes. In the above-mentioned barley genotypes, production of embryo structures led to a high percentage of initiation of regeneration.

Příklad 3Example 3

V tomto příkladu se probírá účinek doby předúpravy na embryogenezi u ječmenného genotypu Igri pro klasy inkubované v 0,3 mol/l mannitolu při 4 °C. Tabulka 3 ilustruje, že již tak krátká doba jako jsou 4 dny předúpravy, drasticky ovlivňuje počet embryí vytvořených z mikrospor. Ačkoliv počet vytvořených embryí roste až do 28 dnů předúpravy, pro příznivé účinky postačí jen 4 dny předúpravy. Zjistilo se, že «·· ·This example discusses the effect of pretreatment time on embryogenesis in barley genotype Igri for ears incubated in 0.3 mol / l mannitol at 4 ° C. Table 3 illustrates that as short a time as 4 days pretreatment drastically affects the number of embryos formed from microspores. Although the number of embryos produced increases up to 28 days of pretreatment, only 4 days of pretreatment are sufficient for beneficial effects. It was found that «·· ·

A« r* >* » · « β · A A 1 · · ·A r r *> * · A 1 1 A ·

A A · « · A * · · * • · A « · « · ♦·· · * • · · · * · · * · · • A c «»A * · 9991 doba předúpravy u Igri není pro dosáhnutí efektivní odezvy rozhodující. Avšak doba předúpravy ovlivňuje odrůdu Oxbow, jak již bylo dříve zmíněno a ilustrováno v tabulce 2.AA * A * A * 9991 pre-treatment time for Igri is not critical to achieving an effective response . However, the pre-treatment time affects the Oxbow variety as previously mentioned and illustrated in Table 2.

Tabulka 3: Účinek doby předúpravy na tvorbu embryí z klasů při 4°C v 0,3 mol/l mannitoluTable 3: Effect of pretreatment time on spike embryo formation at 4 ° C in 0.3 mol / l mannitol

Doba předúpravy ve dnech Pre-treatment time in days počet vytvořených embryí number of embryos produced 0 0 0 0 4 4 9579 9579 7 7 9693 9693 14 14 8981 8981 21 21 9692 9692 28 28 10213 10213

Příklad 4Example 4

Zkoumal se vliv použití podložky pro živné prostředí na vývoj embryí na regeneraci rostlin z pšeničných mikrospor genotypu Chris. Mikrospory se inkubovaly v indukčním mediu (MMS4 medium) buď na podložce (Watman #2 filtrační papír), nebo v kapalném mediu (kapkový způsob). Příprava a použití filtračního papíru byla popsána již výše. Kapkový způsob se přichystá stejným způsobem, jenom požadovaný počet mikrospor je obsažen v koncentrované kapce kapalného media, která se umístí přímo na povrch pevného media. Po 10 dnech až dvou týdnech se přidají jedna nebo dvě kapky čerstvého kapalného media jak na filtrační papír, tak i na kapkový systém, aby se lépe rozprostřely vyvíjející se mikrospory, a tak měli lepší podmínky pro vývoj. Tabulka 4 ilustruje výsledky získané ze tří replikací. Příklady vývoje jsou ukázány na obr. 4.The influence of the use of the nutrient pad on the development of embryos on the regeneration of plants from wheat microspores of the genotype Chris was investigated. Microspores were incubated in induction medium (MMS4 medium) either on a support (Watman # 2 filter paper) or in liquid medium (droplet method). The preparation and use of filter paper has been described above. The droplet method is prepared in the same manner, only the required number of microspores are contained in a concentrated drop of liquid medium which is placed directly on the surface of the solid medium. After 10 days to two weeks, one or two drops of fresh liquid medium are added to both the filter paper and the droplet system to better spread the developing microspores and thus have better development conditions. Table 4 illustrates the results obtained from the three replications. Examples of development are shown in Fig. 4.

·· · · · · · · ··· · · · · · · · ·· · · · · ··· · · ··· ···· · · · ·· · ·· · · ·«····· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ··

Tabulka 4: Vliv podložky živného prostředí na vývoj embryí a regeneraci rostlin z mikrospor pšenice (genotypy Chris) indukované pomocí MMS4 (bez AGP).Table 4: Effect of nutrient pad on embryo development and plant regeneration from wheat microspores (Chris genotypes) induced by MMS4 (without AGP).

Úprava Adjustment počet misek number bowls počet embryí v kapkovém systému (ELS) number of embryos in the droplet system (ELS) zelené rostliny green plants albinózní rostliny albino plants celkem total % regenerátů % regenerates % zelených regenerátů % of green regenerates filtrační papír filtrační paper 1 1 650 650 350 350 4 4 354 354 54 54 54 54 2 2 615 615 265 265 3 3 268 268 44 44 43 43 3 3 658 658 390 390 5 5 395 395 60 60 59 59 celkem total 1923 1923 1005 1005 12 12 1017 1017 53 53 52 52 kapkový způsob drip way 1 1 300 300 130 130 2 2 132 132 44 44 43 43 2 2 300 300 100 100 ALIGN! 100 100 ALIGN! 33 33 33 33 3 3 300 300 110 110 3 3 113 113 38 38 37 37 celkem total 900 900 340 340 5 5 345 345 38,3 38.3 37,7 37.7

Indukovalo se dvakrát více embryí na misku za použití podložky během indukce, než při inkubaci v kapalném indukčním mediu. Počet získaných zelených rostlin se při použití podložky během indukce více než zdvojnásobil, což má dále za následek vyšší procentuální zastoupení regenerovaných rostlin z embryí. Lepší vývoj na filtračním papíře může být způsoben lepší aerací na povrchu filtračního papíru. Předúprava, izolace mikrospor a medium byly stejné jak pro indukci, tak i pro regeneraci.Twice more embryos per plate were induced using a pad during induction than when incubated in liquid induction medium. The number of green plants recovered more than doubled using the pad during induction, further resulting in a higher percentage of regenerated embryo plants. Better development on filter paper may be due to better aeration at the surface of the filter paper. Pretreatment, microspore isolation and medium were the same for both induction and regeneration.

Tyto výsledky demonstrují prospěšnost použití podložky během embryogenické indukce mikrospor. Příklady vývoje jsou ukázány na obr. 4.These results demonstrate the benefit of using the mat during embryogenic induction of microspores. Examples of development are shown in Fig. 4.

Příklad 5Example 5

Porovnával se vliv složení regeneračního media pro pšeničné mikrospory, které se indukovaly v mediu za přítomnosti a nepřítomnosti AGP. Regenerační medium bylo založeno na MMS4 mediu, které obsahovalo buď 3 % sacharózy nebo 9 % maltózy jako zdroj cukru, nebo bylo založeno na MMS4 mediu s 9 % maltózy a obsahem AGP. Mikrospory se indukovaly buď na podložce, v tomto případě na Watman #2 filtračním papíře, nebo se umístily na pevné medium pomocí kapek.The effect of the regeneration medium composition for wheat microspores that was induced in the medium in the presence and absence of AGP was compared. The regeneration medium was based on MMS4 medium containing either 3% sucrose or 9% maltose as a sugar source, or based on MMS4 medium with 9% maltose and AGP content. Microspores were induced either on a support, in this case on Watman # 2 filter paper, or placed on solid medium with drops.

• · · · • · • · ·· φ φφφφ φφφφ φφφ φ φ ·· φ φ · • · φ φφφφ φφφ • * « φ · ·· φφφφφφ• · · · · · · · · · · φ · φ · φ · · · · · · · · ·

Tabulka 5: Vliv regeneračního media na vývoj rostlin z pšeničných mikrospor (c.v. Pavon 76) indukovaných na AGP mediu, buď na filtrech (A) nebo ve formě kapek na pevném mediu (B), provedla se 4 opakování (misky).Table 5: Effect of regeneration medium on the development of plants from wheat microspores (c.a. Pavon 76) induced on AGP medium, either on filters (A) or as drops on solid medium (B), 4 replicates (dishes) were performed.

Regenerační médium Regeneration medium # ELS (= počet embryí v kapkovém systému) # ELS (= number of embryos per drop system) počet zelených rostlin number green plant počet albinózních rostlin number albino plant % regenerátů % regenerates % zelených regenerátů % of green regenerates A AND MMS4(S*)MMS 4 (S *) 498 498 385 385 10 10 79,3 79.3 77,3 77.3 MMS4(M*)MMS 4 (M *) 498 498 235 235 22 22nd 51,6 51.6 47,2 47.2 AGP(M) AGP (M) 498 498 148 148 17 17 33,1 33.1 29,7 29.7 Celkem Total 1494 1494 768 768 49 49 54,7 54.7 51,4 51.4 May přenos** May transmission** 600 600 291 291 17 17 51,3 51.3 48,5 48.5 MMS4(S*)MMS 4 (S *) 260 260 172 172 6 6 68,5 68.5 66,2 66.2 MMS4(M)MMS 4 (M) 260 260 122 122 9 9 50,4 50.4 46,9 46.9 AGP(M) AGP (M) 265 265 103 103 10 10 42,6 42.6 38,9 38.9 Celkem Total 785 785 397 397 25 25 53,8 53.8 50,6 50.6 May přenos** May transmission** 610 610 296 296 9 9 50,3 50.3 48,5 48.5

*cukr je 3% sacharóza (S), oproti 9% maltóze (M) **pozdější přenos May byl pouze z MMS4 média, kdy zde bylo dalších 650 až 750 menších ELS, které nebyly přeneseny.* Sugar is 3% Sucrose (S), versus 9% Maltose (M) ** Later transmission May was only from MMS4 media, where there were another 650 to 750 smaller ELSs that were not transferred.

Jak je vidět z výsledků v tabulce 5, přítomnost podložky z filtračního papíru vede ke zvýšené embryogenezi a produkci zelených rostlin v porovnání s indukcí embryí v kapalném mediu kapaném na ztužené medium. Sacharóza v regeneračním mediu byla efektivní při produkci vysokého procenta zelených rostlin, u maltózy se zjistilo, že je také efektivní. Pokud se nebudeme svázáni teorií, můžeme usoudit, že to může být způsobeno rychlejším uvolňováním energie ze sacharózy, která je pro regeneraci potřebná. Přídavek AGP k regeneračnímu mediu snížil počet produkovaných zelených rostlin. Tento výsledek může ukazovat na to, že AGP je důležité v indukčním mediu pouze v iniciačním stadiu, ale ne při pozdějších stadiích.As can be seen from the results in Table 5, the presence of a filter paper pad leads to increased embryogenesis and green plant production as compared to the induction of embryos in liquid medium dripped on a solidified medium. Sucrose in the regeneration medium was effective in producing a high percentage of green plants, and maltose was also found to be effective. Without wishing to be bound by theory, we may conclude that this may be due to the faster release of the energy from sucrose needed for regeneration. The addition of AGP to the regeneration medium reduced the number of green plants produced. This result may indicate that AGP is important in the induction medium only at the initiation stage, but not at later stages.

Příklad 6Example 6

Zkoumal se účinek AGP na embryogenezi a rostlinnou regeneraci u pšeničných mikrospor, které se izolovaly z genotypu Pavon 79 podle způsobu vynálezu. Výsledky embryogeneze jsou prezentovány v tabulce 6 a hodnoty rostlinné regenerace jsou uvedeny v tabulce 7. Zkoumaly se koncentrace AGP 0, 1,5 a 10 mg/l.The effect of AGP on embryogenesis and plant regeneration was investigated in wheat microspores that were isolated from the genotype of Pavon 79 according to the method of the invention. Embryogenesis results are presented in Table 6 and plant regeneration values are presented in Table 7. AGP concentrations of 0, 1.5 and 10 mg / L were examined.

·· ·· ···· ·· ··

8 · · · · · ·8 · · · · · · ·

9 9 9 9 99 99

Tabulka 6. Odezva kultur izolovaných pšeničných mikrospor na různé koncentrace AGP v MMS4 mediu, s a bez semeníků. Dvě opakování cv Pavon 79.Table 6. Response of isolated wheat microspore cultures to various concentrations of AGP in MMS4 medium, with and without seedlings. Two Reps cv Pavon 79.

Úpravy Adjustments Celk. počet mikrospor po 10 dnech (D 10) Total number of microspores after 10 days (D 10) počet živých a dělících se po 10 dnech (d 10) number of live and divide after 10 days (d 10) počet živých a nedělících se po 10 dnech(d 10) number of living and non-dividing after 10 days (d 10) počet mrtvých mikrospor po 10 dnech (d 10) number dead mikrospor after 10 days (d 10) počet vícebuněčných po 10 dnech (d 10) number of multicells after 10 days (d 10) počet prasklých vícebu- něčných po 10 dnech (d 10) number cracked vícebu- some after 10 days (d 10) počet embryí po 30 dnech number of embryos after 30 days AGP ml/l AGP ml / l semeníky +/+ = přítom- nost semeníků nepřítom- nost semeníků seedlings +/- presence- nost seedlings absent- nost seedlings 0 0 - - 102805 102805 6930 6930 5775 5775 83500 83500 6600 6600 0 0 0 0 + + 105925 105925 16305 16305 4950 4950 68345 68345 12850 12850 1125 1125 1650 1650 1 1 - - 89825 89825 22125 22125 5650 5650 47558 47558 13750 13750 400 400 0 0 + + 92575 92575 22605 22605 2805 2805 47175 47175 18500 18500 1072 1072 2130 2130 5 5 - - 98015 98015 26152 26152 8275 8275 34500 34500 28345 28345 742 742 0 0 + + 102280 102280 18272 18272 7600 7600 30250 30250 39078 39078 7080 7080 3393 3393 10 10 - - 110745 110745 33275 33275 6250 6250 24650 24650 41950 41950 4620 4620 50 50 + + 108305 108305 8500 8500 0 0 23550 23550 68000 68000 15452 15452 4250 4250

Celková množství v 10. den se zjišťovala sečtením ze čtvercové oblasti a vynásobením 1,65x103. U každé misky se odečetly hodnoty z tří oblastí a zprůměrovaly se, poté se zprůměrovaly dvoje opakování. Pro zjištění počtu embryí při 30. dni se oddělila jedna čtvrtina misky a započetly se všechny velikosti embryí.Total quantities on day 10 were determined by adding up from the square area and multiplying by 1.65x10 3 . For each dish, values from three areas were read and averaged, then two replicates were averaged. To determine the number of embryos at day 30, one quarter of the dish was separated and all embryo sizes were counted.

Pro zjištění hodnot regenerace (viz tabulka 7) se přeneslo 250 embryí z jedné misky do regeneračního media. Významné zlepšení embryogeneze, regenerace a % produkovaných zelených rostlin bylo výsledkem přídavku 10mg/l AGP, za použití genotypu Pavon 79. Pavon 79 vykazuje vyšší četnost albinózních rostlin, než ostatní genotypy. Navíc hodnoty ilustrují, že přítomnost semeníků ve směsné kultuře zlepšila embryogenezi a regeneraci rostlin. Za nepřítomnosti směsné kultury prašníků byla výrazná embryogeneze pozorována pouze při koncentraci AGP 10mg/l. Obrázek 5(a) ilustruje odezvu pšeničných mikrospor v přítomnosti nebo nepřítomnosti pšeničných semeníků a při koncentraci 0 nebo 10 mg/l AGP. Obrázek 6 ilustruje správnou strukturu embrya pšenice vyvinutého po 4 týdnech v mediu s obsahem semeníků a AGP.To determine regeneration values (see Table 7), 250 embryos from one dish were transferred to the regeneration medium. A significant improvement in embryogenesis, regeneration, and% of green plants produced was the result of the addition of 10mg / L AGP, using the Pavon 79 genotype. In addition, the values illustrate that the presence of testes in mixed culture improved embryogenesis and plant regeneration. In the absence of anthrax mixed culture, significant embryogenesis was only observed at an AGP concentration of 10mg / L. Figure 5 (a) illustrates the response of wheat microspores in the presence or absence of wheat testicles and at a concentration of 0 or 10 mg / L AGP. Figure 6 illustrates the correct structure of wheat embryo developed after 4 weeks in testicle and AGP containing medium.

• · ·· · · ·· • · · · · ···· • · «· · · · · ·· · · · · « • · · · · · ·· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·

9· ·« »· ····9 · · «» · ····

Tabulka 7: Regenerace rostlin z pšeničných mikrospor v přítomnosti AGP v indukčním mediu MMS4, cv Pavon 79.Table 7: Regeneration of wheat microspore plants in the presence of AGP in MMS4 induction medium, cv Pavon 79.

Úpravy se semeníky a AGP Treatment with testicles and AGP celkový počet mikrospor (x1000) total number mikrospor (x1000) celkový počet embryí total number embryos počet embryí přenesených do regeneračního media the number of embryos transferred to the regeneration medium počet rostlin number of plants % zelených rostlin % green plant % regenerá- tů % regeneration- here mg/l AGP mg / l AGP zelené rostliny green plants albinózní rostliny albino plants celkem total 0 0 103 103 1650 1650 250 250 37 37 78 78 115 115 32 32 46 46 1 1 90 90 2130 2130 250 250 48 48 70 70 118 118 41 41 47 47 5 5 98 98 3393 3393 250 250 50 50 70 70 120 120 42 42 48 48 10 10 111 111 4250 4250 250 250 129 129 60 60 189 189 68 68 76 76

Příklad 7Example 7

Předběžné experimenty jak na filtračním papíře, tak i na kapalném mediu se semeníky, byly porovnány na odezvu embryí v indukčním mediu s obsahem 0,5 a 10mg/l AGP. Tabulka 8 ukazuje účinek AGP na izolovanou kulturu mikrospor Pavon 79 v kapalném mediu oproti kultuře pěstované na podložce z filtračního papíru. Výsledky jsou podobné jak pro kapalné medium, tak i pro filtrační papír při porovnání 3 koncentrací, přičemž 10 mg/l AGP vykazovalo nejlepší odezvu.Preliminary experiments on both filter paper and test fluid liquid media were compared to embryo response in induction media containing 0.5 and 10mg / L AGP. Table 8 shows the effect of AGP on an isolated culture of Pavon 79 microspores in liquid medium over a culture grown on filter paper. The results are similar for both liquid medium and filter paper at 3 concentrations, with 10 mg / l AGP showing the best response.

Tabulka 8: Účinek AGP na izolovanou kulturu mikrospor jarní pšenice Pavon 79 pěstovanou v kapalném mediu obsahujícím MMS4 medium oproti kultivaci na filtračním papíře na pevném mediu, obojí ve směsné kultuře se semeníky.Table 8: Effect of AGP on an isolated culture of Pavon 79 spring wheat microspores grown in liquid medium containing MMS4 medium versus culture on filter paper on solid medium, both in a mixed culture with testicles.

AGP konc. mg/l AGP conc. mg / l počet kultivovaných mikrospor x 1 000 number of cultured microspores x 1000 celkový počet embryí na misku total number of embryos per dish 0 kapalina 0 liquid 106 106 1650 1650 0 filtr 0 filter cca 100 cca 100 1769 1769 1 kapalina 1 liquid 93 93 2130 2130 5 kapalina 5 liquid 102 102 3393 3393 5 filtr 5 filter cca 100 cca 100 3080 3080 10 kapalina 10 liquid 108 108 4250 4250 10 filtr 10 filter cca 100 cca 100 4528 4528

Příklad 8Example 8

Zkoumal se účinek AGP na embryogenezi mikrospor v přítomnosti směsné kultury semeníků za použití pšeničných genotypů Chris a Pavon 79. Porovnával se vliv media s obsahem 5 mg/l a 10 mg/l AGP oproti kontrolnímu medii na embryogenezi mikrospor v přítomnosti směsné kultury semeníků. Výsledky v tabulce 9 ukazují, že celková odezva pšenice Chris na AGP je vyšší, než odezva Pavon 79.The effect of AGP on microspore embryogenesis in the presence of a mixed testicle culture using the Chris and Pavon 79 wheat genotypes was investigated. The results in Table 9 show that the overall response of Chris wheat to AGP is higher than that of Pavon 79.

• · · · • 4 • · • 4 • · · « · · · 4 · · •4 « 4· ·· 4· 4444• 4 · 4 · 4444 · 4 · 4444

Tabulka 9: Účinek AGP na vývoj embryí z mikrospor u jarních genotypů pšenice Chris a Pavon 79, při použití 0,8ml kapky na pevné MMS4 medium se 3-4 semeníky.Table 9: Effect of AGP on microspore embryo development in the Chris and Pavon 79 wheat genotypes using 0.8 ml droplets on solid MMS4 medium with 3-4 seedlings.

Chris Chris Pavon 79 Pavon 79 AGP konc. v mg/l AGP conc. in mg / l počet opakováni the number of repetitions průměrný počet embryí average number of embryos počet opakování the number of repetitions průměrný počet embryí average number of embryos 0 0 3 3 4007 4007 3 3 2778 2778 5 5 5 5 5618 5618 3 3 4155 4155 10 10 5 5 9836 9836 3 3 4681 4681

Příklad 9Example 9

Na základě dat získaných z příkladu 8, tabulky 8 a 9, se zjistilo, že nejvyšší testovaná koncentrace AGP (10 mg/l) dávala nejlepší odezvu při embryogenezi, přičemž vyšší koncentrace nebyly testovány. V experimentu s Pavon 79 se použily koncentrace 0, 10, 25, 50, 100, 500 a 1 000 mg/l pro kulturu mikrospor se 4 semeníky kolem kapky kapalného media s mikrosporami na povrchu ztuženého media. Výsledky jsou zobrazeny v tabulce 10.Based on the data obtained from Example 8, Tables 8 and 9, it was found that the highest AGP concentration tested (10 mg / L) gave the best embryogenesis response, with higher concentrations not being tested. In the Pavon 79 experiment, concentrations of 0, 10, 25, 50, 100, 500 and 1000 mg / L were used for a microspore culture with 4 testicles around a drop of liquid microspores on the surface of the solidified medium. The results are shown in Table 10.

Tabulka 10: Vliv koncentrace AGP na kulturu mikrospor u jarní pšenice Pavon 79 v kapalném mediu MMS4 (data zprůměrované ze 4 opakování)Table 10: Effect of AGP concentration on microspore culture in Pavon 79 spring wheat in MMS4 liquid medium (data averaged over 4 replicates)

Konc. AGP mg/l Conc. AGP mg / l počet ph 12. dni number of ph 12 days 50.den 50.den živé live mrtvé dead dělící se dividing vícebu- něčné vícebu- something ELS ELS celkový počet vyvíjejících se total number developing se počet embryí number embryos 0 0 64,3 64.3 62,7 62.7 12,4 12.4 23,5 23.5 2,1 2.1 38 38 2862 2862 10 10 69,3 69.3 58,9 58.9 23,9 23.9 33,8 33.8 8,7 8.7 66,4 66.4 4493 4493 25 25 66,6 66.6 69,3 69.3 13,6 13.6 38 38 10,3 10.3 61,9 61.9 3538 3538 50 50 47,9 47.9 75 75 10,7 10.7 13,2 13.2 5 5 28,9 28.9 471 471 100 100 ALIGN! 66,4 66.4 61 61 17,3 17.3 32,2 32.2 2,9 2.9 52,4 52.4 3709 3709 500 500 57,3 57.3 61 61 19,4 19.4 27,7 27.7 4,5 4,5 51,6 51.6 3267 3267 1000 1000 69,3 69.3 56 56 14,8 14.8 28,5 28.5 7 7 50,3 50.3 1821 1821

Ze získaných výsledků lze říct, že pro optimální embryogenezi jsou ideální koncentrace 10 nebo 25 mg/l AGP. Přesto lze použít také vyšší koncentrace. Životnost mikrospor při 12. dni nebyla výrazně odlišná od srovnávací hodnoty bez přítomnosti AGP, ale celkový počet vyvíjejících se struktur se v přítomnosti AGP zvýšil. Dále se vypozorovalo, že 10 až 14 dní v indukčním mediu sAGP může být maximální doba, neboť se zdá, že při delších periodách se v mediu s AGP regenerace snižuje.From the obtained results we can say that for optimal embryogenesis concentrations of 10 or 25 mg / l AGP are ideal. However, higher concentrations can also be used. The life of the microspores at day 12 was not significantly different from the comparative value in the absence of AGP, but the total number of developing structures increased in the presence of AGP. It was further observed that 10 to 14 days in the sAGP induction medium may be a maximum time as it appears that regeneration decreases in the AGP medium over longer periods.

• · · · · ·• · · · · ·

Příklad 10Example 10

Zkoumal se vliv koncentrace AGP v kultuře během embryogenické indukce u ječmenných mikrospor. Na mikrosporách cv. Igri se zkoumalo široké rozmezí koncentrací, viz tabulka 11. Na pevné FHG medium se přidávalo kapalné medium FHG s 105 mikrosporami a různými koncentracemi AGP. Za použití kapky s mikrosporami na ztuženém MFHG mediu se počítaly struktury pod invertovaným mikroskopem. Poměr živých a mrtvých mikrospor se na těchto miskách nepočítal, ale vyvíjejících se mikrospor bylo mnohem více v 0 mg srovnávacím vzorku v porovnání s pšenicí. Proto rozdíl v odezvě u ječmene na AGP při 10. dni není tak výrazný jako u pšenice. Avšak s pšenicí jsou podobné výsledky při 50. dni, kdy bylo zjevné pokračování vývoje a rapidnější vývoj mikrospor s AGP, jak je vidět na obrázku 5(b) po 4 týdnech v kultuře.The effect of AGP concentration in culture during embryogenic induction in barley microspores was investigated. On microspores cv. Igri was investigated over a wide range of concentrations, see Table 11. Liquid FHG medium with 10 5 microspores and various concentrations of AGP was added to solid FHG medium. Using a microspore drop on solidified MFHG medium, structures were counted under an inverted microscope. The ratio of live and dead microspores was not counted on these dishes, but the developing microspores were much more in the 0 mg comparator compared to wheat. Therefore, the difference in barley AGP response at day 10 is not as pronounced as in wheat. However, with wheat, the results are similar at day 50, when there was an evident continuation of development and more rapid development of AGP microspores as seen in Figure 5 (b) after 4 weeks in culture.

Tabulka 11: Vliv AGP na vývoj izolovaných ječmenných mikrospor cv Igri v kapalném mediu FHG po 10 dnechTable 11: Effect of AGP on development of isolated cv Igri barley microspores in FHG liquid medium after 10 days

AGP konc. v mg/l AGP conc. in mg / l dělení v rámci mikrospory division within microspore volné vícebuněčné free multicellular celkový počet vyvíjejících se mikrospor the total number of microspores developing 0 0 33280 33280 33310 33310 65590 65590 2 2 39600 39600 33550 33550 73150 73150 5 5 43000 43000 38230 38230 81230 81230 10 10 45280 45280 35750 35750 81030 81030 25 25 39880 39880 36030 36030 75910 75910 50 50 37120 37120 39880 39880 77000 77000 100 100 ALIGN! 42900 42900 37730 37730 80630 80630 500 500 35890 35890 37810 37810 73700 73700 1000 1000 38500 38500 41600 41600 80100 80100

Příklad 11Example 11

Vizuelně se zkoumala odezva izolovaných mikrospor na embryogenezi a regeneraci rostlin u jarních a ozimých pšeničných genotypů za použití způsobu podle vynálezu s obsahem AGP v indukčním mediu. Všechny genotypy vykazovaly odezvu na způsob produkce embryí a zelených rostlin z mikrospor. Tabulka 12 ukazuje relativní odezvu každého genotypu ve stupnici od 0 do 3, kde 0 reprezentuje nulovou odezvu, 1 reprezentuje slabou odezvu, 2 dobrou odezvu a 3 reprezentuje výbornou odezvu. Počítala se jak embryogeneze, tak i iniciace zelených rostlin. U zimních genotypů byly z produkčního reaktoru dostupné pouze 3 donorové rostliny, takže vzorek byl malý.The response of isolated microspores to embryogenesis and plant regeneration in spring and winter wheat genotypes was examined visually using the method of the invention containing AGP in an induction medium. All genotypes showed a response to the method of producing embryos and green plants from microspores. Table 12 shows the relative response of each genotype on a scale of 0 to 3, where 0 represents zero response, 1 represents poor response, 2 represents good response, and 3 represents excellent response. Both embryogenesis and initiation of green plants were counted. For the winter genotypes, only 3 donor plants were available from the production reactor, so the sample was small.

• · · 0 · 0 • 0• 0 · 0 0

ničných genotypů (odezva hodnocená podle stupnice od 0 do 3)different genotypes (0 to 3 response)

Testované genotypy Genotypes tested odezva response embryogeneze embryogenesis regenerace zelených rostlin regeneration of green plants jarní pšenice spring wheat Chris Chris 3 3 2-3 2-3 Pavon 70 Pavon 70 3 3 2-3 2-3 Pavon 76 Pavon 76 3 3 2-3 2-3 Bob White S Bob White S 3 3 3 3 Quantum Quantum 3 3 1-2 1-2 Hartog Hartog 3 3 1-2 1-2 zimní pšenice winter wheat 2540 2540 3 3 2 2 OAC Montrose OAC Montrose 3 3 3 3 Harus Harus 3 3 2 2 Freedom Freedom 3 3 2 2 Hanover Hanover 3 3 2 2 Fundulea Fundulea 2 2 neanalyzováno not analyzed AC Morley AC Morley 3 3 2-3 2-3

Indukční odezva u pšenice je nezávislá na genotypu, stejně tak u ječmene, zatímco regenerační odezva je trochu rozdílnější. Výsledky se zimními liniemi pšenice jsou založeny jen na 3 donorových rostlinách, které jsme získali z produkčního reaktoru po jarovizaci. Regenerace odrůdy Fundulea se neprováděla. Jak Pavon, tak i Bob White jsou celkem rozdílné odrůdy a proto se kultivovala selekce. Bob White S je bezosinná selekce. I když indukce v mediu bez AGP je také dobrá, vývoj embryí není tak dobrý, jako s AGP, a proto je regenerace silně ovlivněna AGP.The induction response in wheat is genotype-independent as well as in barley, while the regeneration response is slightly different. The results with winter wheat lines are based on only 3 donor plants that we obtained from the production reactor after the jarization. Regeneration of the Fundulea variety was not carried out. Both Pavon and Bob White are quite different varieties and therefore selection was cultivated. Bob White S is a boseless selection. Although induction in media without AGP is also good, embryo development is not as good as with AGP, and therefore regeneration is strongly affected by AGP.

Všechny zde citované publikace jsou zahrnuty pomocí odkazu. Je možné provést mnoho modifikací bez odklonění od vynálezu. Je samozřejmé, že vynález zde byl popsán ve spojení s určitými příklady a provedeními. Přesto se změny, modifikace nebo obdoby, které mohou odborníci provést, počítají za to, že jsou součástí vynálezu. Také popis vynálezu je sestaven jako příklad, ne jako omezení možností a proto změny v rozmezí principů vynálezu, jak je odborníkům zřejmé, jsou považovány za součást nároků.All publications cited herein are incorporated by reference. Many modifications are possible without departing from the invention. It will be understood that the invention has been described herein in connection with certain examples and embodiments. Nevertheless, changes, modifications, or analogies that those skilled in the art can make are believed to be part of the invention. Also, the description of the invention is set forth by way of example, not by way of limitation, and therefore changes within the scope of the principles of the invention, as will be apparent to those skilled in the art, are considered to be part of the claims.

·· ···· ·· 44 44 ·9·· ··················· 44 44 · 9

ODKAZYLINKS

Carlson, A. R. 1998, Visual selection of transgenic barley (Hordeum vulgare L.) structures and their regeneration into green plants. M.Sc. Thesis, Univ. of Guelph, 85 stran.Carlson, A.R. 1998, Visual selection of transgenic barley (Hordeum vulgare L.) structures and their regeneration into green plants. M.Sc. Thesis, Univ. of Guelph, 85 pages.

Egertsdotter a kol. Importance of arabinogalactan proteins for the development of somatic embryos of Norway Spruce Picea abies. Physiol Plant 1995;93:33445.Egertsdotter et al. Importance of arabinogalactan proteins for the development of somatic embryos of Norway Spruce Picea abies. Physiol Plant 1995; 93: 33445.

Hunter, C.P. 1988. Plant regeneration from microspores of barley (Hordeum vulgare L.) PhD Thesis, Wye College, Univ. of London.Hunter, C.P. 1988. Plant regeneration from barley microspores (Hordeum vulgare L.) PhD Thesis, Wye College, Univ. of London.

Jáhne, A., D. Becker, R. Brettschneider and H. Lórz. 1994, Regeneration of transgenic, microspore-derived, fertile barley. Theor. Appl. Genet. 89:525-533.Dahne, A., D. Becker, R. Brettschneider, and H. Lorz. 1994, Regeneration of transgenic, microspore-derived, fertile barley. Theor. Appl. Genet. 89: 525-533.

Kasha, K.J., Q. Yao, E. Simion, T. Hu, a R. Oro. 1995. Production and Application of Doubled Haploids in Crops. In: Induced Mutations and Molecular Techniques for Crop Improvement. IAEA/FAO Symp., Vídeň.Kasha, K. J., Q. Yao, E. Simion, T. Hu, and R. Oro. 1995. Production and Application of Doubled Haploids in Crops. In: Induced Mutations and Molecular Techniques for Crop Improvement. IAEA / FAO Symp., Vienna.

IAEA-SM-340/9:23-37.IAEA-SM-340/9: 23-37.

Kawaguchi a kol. A novel tetrasaccharide, with a structure similar to the terminál seqence of an arabinogalctan-protein, accumulates in rice anthers in a stagespecific manner. Plant Journal, 1996;9(6):777-785.Kawaguchi et al. A novel tetrasaccharide, with a structure similar to the terminal seqence of an arabinogalctan-protein, accumulates in rice anthers in a stagespecific manner. Plant Journal 1996; 9 (6): 777-785.

Kreuger a kol. Arabinogalactan proteins are essential in somatic embryogenesis of Daucus carota L. Planta 1993;189:243-248.Kreuger et al. Arabinogalactan proteins are essential in somatic embryogenesis of Daucus carota L. Planta 1993; 189: 243-248.

Murashige, T. a F. Skoog, 1962. A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue cultures. Physiol. Plant. 15:473-495.Murashige, T. and F. Skoog, 1962. A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue cultures. Physiol. Plant. 15: 473-495.

Roberts-Oehlschlager, S.L. a J.M. Dunwell. 1990. Barley anther culture: Pretreatment on mannitol stimulates production of microspore-derived embryos. Plant Cell Tiss. Org. Cult. 20:235-240.Roberts-Oehlschlager, S.L. and J.M. Dunwell. 1990. Barley anther culture: Pretreatment on mannitol stimulates production of microspore-derived embryos. Plant Cell Tiss. Org. Cult. 20: 235-240.

• · ··· ·• · ··· ·

Wheatly W.G., A.A. Marsolais a K.J. Kasha. 1986. Microspore growth and staging for barley anther cultures. Plant Cell Rep. 5:47-49.Wheatly W.G., A.A. Marsolais and K.J. Kasha. 1986. Microspore growth and staging for barley anther cultures. Plant Cell Rep. 5: 47-49.

Yao, Q.A., E. Simion, M. William, J. Krochko a K.J. Kasha. 1997. Biolistic transformation of haploid isolated microspores of barley (Hordeum vulgare L.) Genome 40:570-581.Yao, Q.A., E. Simion, M. William, J. Krochko, and K.J. Kasha. 1997. Biolistic transformation of haploid isolated microspores of barley (Hordeum vulgare L.) Genome 40: 570-581.

Ziauddin, A., A. Marsollais, E. Simion, and K. J. Kasha. 1990. Improved plant regeneration from wheat anther and barley microspore culture using phenylacetic acid (PAA). Plant Cell rep. 11:489-498.Ziauddin, A., A. Marsollais, E. Simion, and K.J. Kasha. 1990. Improved plant regeneration from wheat anther and barley microspore culture using phenylacetic acid (PAA). Plant Cell rep. 11: 489-498.

Claims (52)

1. Způsob produkce embrya, vyznačující ment, který obsahuje mikrospory, z donorové rostliny: segment se inkubuje za podmínek předúpravy za účelem udržení podstatné části mikrospor v jednojaderné fázi G1 buněčného cyklu: ze segmentu se izolují mikrospory: a izolované mikrospory se inkubují v indukčním mediu obsahujícím glykoprotein bohatý na hydroxyprolin s bočními uhlovodíkovými řetězci s vysokým obsahem galaktózy (GaRGP), čímž se indukuje embryogeneze a tím se produkují embrya.A method for producing an embryo comprising a microspore from a donor plant: the segment is incubated under pretreatment conditions to maintain a substantial portion of the microspores in the mononuclear phase of the G1 cell cycle: microspores are isolated from the segment: and the isolated microspores are incubated in induction media containing a hydroxyproline rich glycoprotein with high galactose side chain (GaRGP) hydrocarbon chains, thereby inducing embryogenesis and thereby producing embryos. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že donorovou rostlinou je obilnina a indukční medium může obsahovat arabinogalaktanový protein nebo glykoprotein bohatý na hydroxyprolin.The method of claim 1, wherein the donor plant is a cereal and the induction medium may comprise an arabinogalactan protein or a hydroxyproline rich glycoprotein. 3. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že obilninou je pšenice nebo ječmen.The method of claim 2, wherein the cereal is wheat or barley. 4. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že arabinogalaktanový protein nebo GaRGP je přítomen v indukčním mediu v koncentraci od 1 mg/l do 500 mg/l indukčního media.The method of claim 2, wherein the arabinogalactan protein or GaRGP is present in the induction medium at a concentration of from 1 mg / L to 500 mg / L of the induction medium. 5. Způsob podle nároku 4, vyznačující se tím, že arabinogalaktanový protein nebo GaRGP je přítomen v indukčním mediu v koncentraci od 10 mg/l do 25 mg/l indukčního media.The method of claim 4, wherein the arabinogalactan protein or GaRGP is present in the induction medium at a concentration of 10 mg / L to 25 mg / L induction medium. 6. Způsob podle nároku 5, vyznačující se tím, že arabinogalaktanový protein nebo GaRGP je přítomen v indukčním mediu po dobu asi dvou týdnů.The method of claim 5, wherein the arabinogalactan protein or GaRGP is present in the induction medium for about two weeks. 7. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že podstatná část mikrospor v jednojaderné fázi G1 buněčného cyklu je zahrnuta v rozmezí od 50 % do 100 %.The method of claim 1, wherein a substantial fraction of the microspores in the mononuclear phase of the G1 cell cycle is comprised between 50% and 100%. 8. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že podmínky předúpravy jsou tvořeny teplotou od 3 °C do 10 °C po dobu 3 až 10 dnů a inkubace při podmiň99 9999Method according to claim 1, characterized in that the pretreatment conditions consist of a temperature of from 3 ° C to 10 ° C for 3 to 10 days and an incubation at 99 9999. 9 » 9 99 9 99 9 9 9·· ·99·99 9 9 9 ·· · 99 · 9 · 9 99 99 9 · ·9 · 9 99 99 9 · · 9 99 99 99 999 9 9 • 99 9··· 999 • 9 9 99 ·9 9· 9999 kách předúpravy probíhá ve vodném roztoku obsahujícím od 0,2 mol/l do 1,0 mol/l cukerného alkoholu.9 99 99 99 999 9 9 • 99 9 · 99 9 99 99 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9. Způsob podle nároku 8, vyznačující se tím, že cukerný alkohol je vybrán ze skupiny sestávající z mannitolu, maltitolu, sorbitolu, xylitolu a z jakékoliv jejich kombinace.The method of claim 8, wherein the sugar alcohol is selected from the group consisting of mannitol, maltitol, sorbitol, xylitol, and any combination thereof. 10. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že podmínky předúpravy zahrnují inkubaci ve vodě při teplotě od 3 °C do 10 °C po dobu 7 až 28 dní.The method of claim 1, wherein the pretreatment conditions comprise incubation in water at a temperature of 3 ° C to 10 ° C for 7 to 28 days. 11. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se rostlinný segment, který obsahuje mikrospory, vybere ze skupiny sestávající z výhonků, květů, klasů, prašníků, lat a vláknin.The method of claim 1, wherein the plant segment comprising microspores is selected from the group consisting of shoots, flowers, ears, anthers, laths and fibers. 12. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se izolované mikrospory inkubují v indukčním mediu po dobu od 3 do 14 dnů.The method of claim 1, wherein the isolated microspores are incubated in the induction medium for 3 to 14 days. 13. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že indukční medium obsahuje auxin.The method of claim 1, wherein the induction medium comprises auxin. 14.Způsob podle nároku 13, vyznačující se tím, že auxinem je kyselina fenyloctová.The method of claim 13, wherein the auxin is phenylacetic acid. 15. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že indukční medium obsahuje glutamin v koncentraci od 500 do 1 000 mg/l.The method of claim 1, wherein the induction medium comprises glutamine at a concentration of from 500 to 1,000 mg / L. 16. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že indukční medium navíc obsahuje směsnou kulturu semeníků.16. The method of claim 1, wherein the induction medium additionally comprises a mixed testicle culture. 17. Způsob podle nároku 16, vyznačující se tím, že se mikrospora získá z pšenice.17. The method of claim 16, wherein the microspore is obtained from wheat. ·· ·»·· • ·· · · * · · · · · · • · · ···· · · « «· · ·· ·· 99 9999· 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 99 9999 18. Způsob regenerace rostlin z mikrospor vyznačující se tím, že se sebere rostlinný segment, který obsahuje mikrospory, z donorové rostliny; segment se inkubuje za podmínek předúpravy za účelem udržení podstatné části mikrospor v jednojaderné fázi G1 buněčného cyklu; pak se ze segmentu izolují mikrospory; izolované mikrospory se inkubují v indukčním mediu, které obsahuje auxin a arabinogalaktanový protein v množství od 1 mg/l do 500 mg/l pro indukci produkce embryí; dále se embrya inkubují v diferenciačním mediu za účelem produkce diferenciovaných embryí; a z diferenciovaných embryí se pak regenerují rostliny.18. A method of regenerating plants from microspores, comprising collecting a plant segment comprising microspores from a donor plant; the segment is incubated under pretreatment conditions to maintain a substantial fraction of the microspores in the mononuclear phase of the G1 cell cycle; microspores are then isolated from the segment; isolated microspores are incubated in induction medium containing auxin and arabinogalactan protein in an amount of from 1 mg / l to 500 mg / l to induce embryo production; further, the embryos are incubated in differentiation medium to produce differentiated embryos; and plants are then regenerated from the differentiated embryos. 19. Způsob regenerace rostlin podle nároku 18, vyznačující se tím, že embrya vzniklá po inkubaci mikrospor se umísťují na podložku.19. A plant regeneration method according to claim 18 wherein the embryos formed after incubation of the microspores are placed on a support. 20. Způsob podle nároku 19, vyznačující se tím, že podložka obsahuje filtrační papír.The method of claim 19, wherein the pad comprises filter paper. 21. Způsob podle nároku 18, vyznačující se tím, že izolace mikrospor ze segmentu sestává z míchání nebo víření segmentu ve vodném roztoku 0,2 mol/l až 1,0 mol/l cukerného alkoholu.21. The method of claim 18 wherein isolating the microspores from the segment comprises stirring or swirling the segment in an aqueous solution of 0.2 mol / L to 1.0 mol / L sugar alcohol. 22. Způsob tvorby kultury mikrospor obilniny, vyznačující se tím, že se inkubuje segment obilniny obsahující mikrospory v mediu, které obsahuje arabinogalaktanový protein v množství od 1 mg/l do 100 mg/l, pro tvorbu embryí; a z embryí se regeneruje obilnina.22. A method of producing a cereal microspore culture, comprising incubating a microspore segment of a cereal in a medium comprising an arabinogalactan protein in an amount of from 1 mg / L to 100 mg / L for embryo formation; and the cereal is regenerated from the embryos. 23. Způsob zavedení určtého genu do mikrospory, vyznačující se tím, že se zavede genetický konstrukt obsahující určitý gen do mikrospory, která se získá předúpravou a izolací, jak je definováno v nároku 1.23. A method of introducing a particular gene into a microspore, comprising introducing a genetic construct containing the gene into a microspore obtained by pretreatment and isolation as defined in claim 1. 24. Způsob podle nároku 23, vyznačující se tím, že zavedení sestává z bombardování částicemi.24. The method of claim 23, wherein the introduction comprises particle bombardment. ♦ · φφφφ • Φ ·♦ φφ ·· • φ · · · φ « · * · · • φ · φ · φ* φ φ * • ·· · · φ · · φ φ φ φ • ΦΦ φφφφ ΦΦΦ φφ φ φφ ΦΦ φφ φφφφ♦ · φ · • · • · • · • · • · · • · • · · · · · · · · · · · · · ΦΦ φφ φφφφ 25. Způsob podle nároku 23, vyznačující se tím, že zavedení sestává z transformace zprostředkované Agrobacteriem.25. The method of claim 23, wherein the introduction comprises Agrobacterium-mediated transformation. 26. Způsob produkce embrya vyznačující se tím, že se sebere rostlinný segment, který obsahuje mikrospory, z donorové obilniny: segment se inkubuje za podmínek předúpravy za účelem udržení podstatné části mikrospor v jednojaderné fázi G1 buněčného cyklu; ze segmentu se izolují mikrospory; a izolované mikrospory se inkubují v indukčním mediu obsahujícím arabinogalaktanový protein, čímž se indukuje embryogeneze a tím se produkují embrya.26. An embryo production method comprising collecting a plant segment containing microspores from a donor cereal: the segment is incubated under pretreatment conditions to maintain a substantial portion of the microspores in the mononuclear phase of the G1 cell cycle; microspores are isolated from the segment; and isolated microspores are incubated in induction medium containing arabinogalactan protein, thereby inducing embryogenesis and thereby producing embryos. 27. Způsob podle nároku 26, vyznačující se tím, že obilninou je pšenice nebo ječmen.The method of claim 26, wherein the cereal is wheat or barley. 28. Způsob podle nároku 26, vyznačující se tím, že arabinogalaktanový protein je přítomen v indukčním mediu v koncentraci od 1 mg/l do 500 mg/l indukčního media.The method of claim 26, wherein the arabinogalactan protein is present in the induction medium at a concentration of from 1 mg / L to 500 mg / L of the induction medium. 29.Způsob podle nároku 28, vyznačující se tím, že arabinogalaktanový protein je přítomen v indukčním mediu v koncentraci od 10 mg/l do 25 mg/l indukčního media.The method of claim 28, wherein the arabinogalactan protein is present in the induction medium at a concentration of 10 mg / L to 25 mg / L induction medium. 30. Způsob podle nároku 29, vyznačující se tím, že arabinogalaktanový protein je přítomen v indukčním mediu po dobu asi dvou týdnů.30. The method of claim 29, wherein the arabinogalactan protein is present in the induction medium for about two weeks. 31. Způsob podle nároku 26, vyznačující se tím, že podstatná část mikrospor v jednojaderné fázi G1 buněčného cyklu je při inkubaci zahrnuta v rozmezí od 50 % do 100%.31. The method of claim 26 wherein a substantial fraction of the microspores in the mononuclear phase of the G1 cell cycle are comprised between 50% and 100% during incubation. 32.Způsob podle nároku 26, vyznačující se tím, že podmínky předúpravy jsou tvořeny teplotou od 3 °C do 10 °C po dobu 3 až 10 dnů a inkubace při podmínkách předúpravy probíhá ve vodném roztoku obsahujícím od 0,2 mol/l do 1,0 mol/l cukerného alkoholu.A method according to claim 26, wherein the pretreatment conditions comprise a temperature of from 3 ° C to 10 ° C for 3 to 10 days and incubation under the pretreatment conditions is carried out in an aqueous solution containing from 0.2 mol / l to 1 ° C. , 0 mol / l sugar alcohol. ·» ·· toto ·· • · to · * to <► ·*«· ··· «··· toto * •e ···· • toto ···· »·♦ ·· · et to· · · ··· ·»Toto toto to to to to to ► ► ► ► ► ► ► * * * * * * * * * * * * * * * * et et · ··· · 33.Způsob podle nároku 32, vyznačující se tím, že cukerný alkohol je vybrán ze skupiny sestávající z mannitolu, maltitolu, sorbitolu, xylitolu a z jakékoliv jejich kombinace.33. The method of claim 32, wherein the sugar alcohol is selected from the group consisting of mannitol, maltitol, sorbitol, xylitol, and any combination thereof. 34. Způsob podle nároku 26, vyznačující se tím, že podmínky předúpravy zahrnují inkubaci ve vodě při teplotě od 3 °C do 10 °C po dobu 7 až 28 dní.The method of claim 26, wherein the pretreatment conditions include incubation in water at a temperature of 3 ° C to 10 ° C for 7 to 28 days. 35. Způsob podle nároku 26, vyznačující se tím, že se rostlinný segment, který obsahuje mikrospory, vybere ze skupiny sestávající z výhonků, květů, klasů, prašníků, lat a vláknin.35. The method of claim 26, wherein the plant segment comprising microspores is selected from the group consisting of shoots, flowers, ears, anthers, laths and fibers. 36. Způsob podle nároku 26, vyznačující se tím, že se izolované mikrospory inkubují v indukčním mediu po dobu od 3 do 14 dnů.36. The method of claim 26, wherein the isolated microspores are incubated in the induction medium for a period of from 3 to 14 days. 37. Způsob podle nároku 26, vyznačující se tím, že indukční medium obsahuje auxin.37. The method of claim 26, wherein the induction medium comprises auxin. 38. Způsob podle nároku 37, vyznačující se tím, že auxinem je kyselina fenyloctová.38. The method of claim 37, wherein the auxin is phenylacetic acid. 39. Způsob podle nároku 26, vyznačující se tím, že indukční medium obsahuje glutamin v koncentraci od 500 do 1 000 mg/l.The method of claim 26, wherein the induction medium comprises glutamine at a concentration of 500 to 1,000 mg / L. 40. Způsob podle nároku 26, vyznačující se tím, že indukční medium navíc obsahuje směsnou kulturu semeníků.40. The method of claim 26, wherein the induction medium additionally comprises a mixed testicle culture. 41. Způsob podle nároku 40, vyznačující se tím, že se mikrospora sebere z pšenice.41. The method of claim 40, wherein the microspore is harvested from wheat. 42. Mikrospora získaná z indukčního media, jak je definováno v nároku 26, před embryogenezí.A microspore obtained from an induction medium as defined in claim 26 prior to embryogenesis. 43. Embryo produkované z mikrospory podle nároku 42.The embryo produced from the microspore of claim 42. ·· «··· 9· ·9 ** ·♦ • 4 · 499· 9 9 · 99 9 9 9 499 499 9 9 38 ·*·· · ϊ i .*38 · * ·· · ϊ i * 499 9 9 9 * 999499 9 9 9 * 999 49 9 4· 9« ·* 999449 9 4 · 9 «· * 9994 44. Rostlina produkovaná z embrya podle nároku 43.44. The plant produced from the embryo of claim 43. 45. Semeno pocházející z rostliny podle nároku 44.45. A seed derived from a plant according to claim 44. 46. Způsob produkce kompozice mikrospor, vyznačující se tím, že se sebere rostlinný segment, obsahující mikrospory, z donorové rostliny; segment se ínkubuje za podmínek předúpravy za účelem udržení podstatné části mikrospor v jednojaderné fázi buněčného cyklu; ze segmentu se izolují mikrospory; izolované mikrospory se inkubují v indukčním mediu, které obsahuje arabinogalaktanový protein za účelem produkce kompozice mikrospor, která po 10 dnech inkubace obsahuje více než 25 % životaschopných mikrospor.46. A method of producing a microspore composition comprising collecting a plant segment comprising microspores from a donor plant; the segment is incubated under pretreatment conditions to maintain a substantial fraction of the microspores in the mononuclear phase of the cell cycle; microspores are isolated from the segment; isolated microspores are incubated in an induction medium containing arabinogalactan protein to produce a microspore composition that, after 10 days of incubation, contains more than 25% viable microspores. 47. Kompozice mikrospor, vyznačující se tím, že po 10 dnech inkubace obsahuje více než 25 % životaschopných mikrospor.47. A microspore composition comprising after 10 days incubation more than 25% viable microspores. 48. Způsob produkce kompozice mikrospor, vyznačující se tím, že se sebere rostlinný segment, obsahující mikrospory, z donorové rostliny; segment se inkubuje za podmínek předúpravy za účelem udržení podstatné části mikrospor v jednojaderné fázi buněčného cyklu; ze segmentu se izolují mikrospory; izolované mikrospory se inkubují v indukčním mediu, které obsahuje arabinogalaktanový protein za účelem produkce kompozice mikrospor, která po 10 dnech inkubace obsahuje více než 15 % mnohobuněčných mikrospor.48. A method of producing a microspore composition comprising collecting a plant segment comprising microspores from a donor plant; the segment is incubated under pretreatment conditions to maintain a substantial fraction of the microspores in the mononuclear phase of the cell cycle; microspores are isolated from the segment; isolated microspores are incubated in an induction medium containing arabinogalactan protein to produce a microspore composition that, after 10 days of incubation, contains more than 15% of multicellular microspores. 49. Kompozice mikrospor, vyznačující se tím, že po 10 dnech inkubace obsahuje více než 15 % mnohobuněčných mikrospor.49. A microspore composition comprising after 10 days of incubation more than 15% of multicellular microspores. 50. Mikrospora získaná z indukčního media, jak je definováno v nároku 1, před embryogenezí.A microspore obtained from an induction medium as defined in claim 1 prior to embryogenesis. 51. Embryo produkované z mikrospory podle nároku 50.An embryo produced from the microspore of claim 50. 52.Rostlina produkovaná z embrya podle nároku 51.The plant produced from the embryo of claim 51.
CZ20021986A 1999-12-10 2000-12-07 Embryogenesis and regeneration of plants from microspores CZ20021986A3 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/460,324 US6812028B1 (en) 1999-12-10 1999-12-10 Embryogenesis and plant regeneration from microspores

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CZ20021986A3 true CZ20021986A3 (en) 2002-11-13

Family

ID=23828246

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ20021986A CZ20021986A3 (en) 1999-12-10 2000-12-07 Embryogenesis and regeneration of plants from microspores

Country Status (9)

Country Link
US (2) US6812028B1 (en)
EP (1) EP1246522A2 (en)
AR (1) AR026769A1 (en)
AU (1) AU2133301A (en)
CA (1) CA2393701A1 (en)
CZ (1) CZ20021986A3 (en)
PL (1) PL356401A1 (en)
WO (1) WO2001041557A2 (en)
ZA (1) ZA200204501B (en)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002052926A2 (en) * 2001-01-05 2002-07-11 Northwest Plant Breeding Co. Methods for generating doubled haploid maize plants
CA2606992A1 (en) * 2005-05-04 2006-11-09 National Research Council Of Canada Method for production of saponaria from microspores
ATE516344T1 (en) * 2005-05-24 2011-07-15 Ca Nat Research Council METHOD FOR PRODUCING DOUBLE HAPLOID APIACEAE DERIVED FROM MICROSPORE
US8796508B2 (en) * 2005-11-10 2014-08-05 Pioneer Hi-Bred International, Inc. Microprojectile bombardment transformation of Brassica
CN102277385A (en) * 2010-06-11 2011-12-14 山东省农业科学院作物研究所 Transgenic method with wheat anther as receptor
CN103409362B (en) * 2013-08-01 2015-03-04 江苏大学 Liquid medium and cultivation method for pollen in-vitro germination of arabidopsis thaliana
CN103444532B (en) * 2013-09-04 2015-06-03 中国农业科学院作物科学研究所 Tissue culture method for increasing regeneration rate of wheat immature embryos
CN114027181A (en) * 2021-09-23 2022-02-11 江苏省农业科学院 Radish microspore culture method
CN115281082B (en) * 2022-05-20 2023-03-21 河北省农林科学院生物技术与食品科学研究所 Method for improving yield of wheat anther culture green seedling and differentiation culture medium

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8611818D0 (en) 1986-05-15 1986-06-25 Shell Int Research Plant generation method
CA1327173C (en) 1987-07-21 1994-02-22 Erwin Heberle-Bors Method of gene transfer into plants
GB9009674D0 (en) 1990-04-30 1990-06-20 Zaadunie Bv Improvements in or relating to organic compounds
US5445961A (en) * 1990-06-26 1995-08-29 Dekalb Genetics Corporation Isolated microscope and anther culture of maize
WO1992014828A1 (en) 1991-02-14 1992-09-03 Svalöf Ab Method for genetic transformation of tissue organs from monocotyledonous plants
US5610042A (en) * 1991-10-07 1997-03-11 Ciba-Geigy Corporation Methods for stable transformation of wheat
EP0737748A1 (en) 1995-03-17 1996-10-16 Hoechst NOR-AM AgrEvo Inc. Efficient production of transgenic fertile homozygous plants from fresh microspores
BR9913534A (en) 1998-09-09 2002-07-02 Northwest Plant Breeding Compa Process for generating duplicate haploid plants

Also Published As

Publication number Publication date
CA2393701A1 (en) 2001-06-14
WO2001041557A2 (en) 2001-06-14
ZA200204501B (en) 2003-08-27
AR026769A1 (en) 2003-02-26
US6812028B1 (en) 2004-11-02
EP1246522A2 (en) 2002-10-09
PL356401A1 (en) 2004-06-28
US20040226059A1 (en) 2004-11-11
WO2001041557A3 (en) 2001-11-29
AU2133301A (en) 2001-06-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kasha et al. An improved in vitro technique for isolated microspore culture of barley
US4666844A (en) Process for regenerating cereals
Eudes et al. A novel method to induce direct somatic embryogenesis, secondary embryogenesis and regeneration of fertile green cereal plants
Höfer et al. Induction of embryogenesis from isolated apple microspores
US4665030A (en) Process for regenerating corn
Tsay et al. Factors affecting haploid plant regeneration from maize anther culture
Garcia et al. Optimization of somatic embryogenesis procedure for commercial clones of Theobroma cacao L.
Fraser et al. Somatic embryogenesis from anther-derived callus in two Actinidia species
AU764176B2 (en) Methods for generating doubled haploid plants
Loyola-Vargas et al. Plant tissue culture
Matsubara et al. Callus formation and regeneration of adventitious embryos from carrot, fennel and mitsuba microspores by anther and isolated microspore cultures
Saji et al. Embryogenesis and plant regeneration in anther culture of sunflower (Helianthus annuus L.)
Bronsema et al. Comparative analysis of callus formation and regeneration on cultured immature maize embryos of the inbred lines A188 and A632
De Buyser et al. Wheat: production of haploids, performance of doubled haploids, and yield trials
CZ20021986A3 (en) Embryogenesis and regeneration of plants from microspores
Germanà Haploidy in citrus
US20020151057A1 (en) Methods for generating doubled haploid maize plants
Matsubara et al. Embryoid and callus formation from microspores by anther culture from July to November in pepper (Capsicum annuum L.)
Kim et al. Somatic embryogenesis and plant regeneration from in-vitro-grown leaf explants of rose
EP0861589A1 (en) Method of generating embryogenic cell cultures for the production of bananas (musa spp.)
US6599743B2 (en) Method for microproduction of tea plants from leaf explants
Kukharchyk et al. Embryo rescue techniques in Prunus L. breeding
JP2008228609A (en) Tissue culture method of buckwheat, and plant body of buckwheat
JP2001511652A (en) Sugarcane production
Taha et al. Somatic Embryogenesis and Production of Artificial Seeds in Saintpaulia ionantha Wendl.